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粘性流体动力学基础;
第一节??纳维尔-斯托克斯
方程
;二粘性流体的运动方程
;对于x、z轴同理有
(3)
方程(3)就是以应力表示的粘性流体运动微分方程,通
常X、Y、Z作为已知量,不可压缩流体已知,方程应
包含六个应力及三个速度分量,共9个未知数。而方程
(3)加上连续性方程也只有4个方程,无法求解,必须
找出新的补充关系式。
;三应力与变形速度的关系
;流体微团绕z轴的剪切角速度为
流体微团各表面上的切应力为
(5)
法向应力的大小与其作用面的方位有关,实际问题中,
法向应力用平均值p作为某点的压力,可
认为各个方向的法向应力等于这个平均值加上一个附加
压应力,即,,
;附加压应力用牛顿内摩擦定律推导得到:
(6)
方程(6)称为广义牛顿内摩擦定律。
因此(7)
由不可压缩流体的连续性方程,将方程(7)中三个式子
相加后平均得到,正好验证了前面的论述。
;四Navier-Stokes方程
;第二节???边界层的
基本概念
;;第三节?????边界层动量方程
;假设:
①???不计质量力
②???流动为定常流动
③???dx无限小,BD、AC可看成直线
由动量方程(1)
MCD、MAB、MAC分别为单位时间内通过CD、AB、AC
面的流体动量在x轴上的分量,∑Fx为作用在微元面积段
上所有外力合力在x轴上的投影。
由控制面AB沿x方向流入动量(2)
由控制面CD沿x方向流出动量
(3)
由控制面AC沿x方向流???动量(4)
;因为,所以
边界层内边界就是物体表面,其流速为0,其压强等于边
界层外边界的压强,即沿物体表面的法线y方向压强不变,
p与y无关,可用全微分代替偏微分,上式可写作
(5)
将(2)、(3)、(4)、(5)代入(1)得到
(6)
方程(6)就是边界层积分方程,由冯·卡门首先推导出来
的,称作卡门动量积分方程。
;第四节平板边界层计算;在二维定常均速流场中,在流动方向上放置一极薄的光滑平板,平板前端取作坐标原点,平板表面为x轴,来流速度v∞平行于平板。由于平板极薄,边界层外部的流动不受平板的影响,因此边界层外边界上流速处处相等,等于来流速度v∞。由于流速不变,边界
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