流体动力学理论基础第三章.pptVIP

非恒定流(unsteadyflow)：流场中任何点上有任何一个运动要素是随时间而变化的。在实际工程中，常把运动参数随时间变化缓慢的流动按恒定流处理，以求简化。第31页，共86页，星期日，2025年，2月5日?三者中至少一个不等于0第32页，共86页，星期日，2025年，2月5日落地流速方向和大小随时间变化t0t2t1u0u1u2u2u1u0孔口出口流速大小随时间变化第33页，共86页，星期日，2025年，2月5日流场和运动参数流场指充满运动流体的空间。运动参数指表征流体运动特征的物理量。第34页，共86页，星期日，2025年，2月5日二、一元流、二元流、三元流凡流体中任一点的运动要素只与一个空间自变量有关，这种流体称为一元流(One-dimensionalFlow)。流场中任何点的运动要素和两个空间自变量有关，此种流体称为二元流(Two-dimensionalFlow)。若流体中任一点的流速，与三个空间位置变量有关，这种流体称为三元流。第35页，共86页，星期日，2025年，2月5日1、一元流流体在一个方向流动最为显著，其余两个方向的流动可忽略不计，即液体的运动要素是一个空间坐标的函数。若考虑流道（管道或渠道）中实际液体运动要素的断面平均值，则运动要素只是曲线坐标s的函数，这种流动属于一元流动。四、一元流、二元流与三元流第36页，共86页，星期日，2025年，2月5日2、二元流?流体主要表现在两个方向的流动，而第三个方向的流动可忽略不计，即流动流体的运动要素是二个空间坐标（不限于直角坐标）函数。如实际液体在圆截面（轴对称）管道中的流动。又如在x方向很长的滚水坝的溢流流动，其运动要素只与两个位置坐标(y,z)有关，只需研究平行平面中任一个平面上的流动情况。第37页，共86页，星期日，2025年，2月5日3、三元流（three-dimensionalflow）??流动流体的运动要素是三个空间坐标函数。例如水在断面形状与大小沿程变化的天然河道中流动、水对船的绕流等等存在的问题之一一元流分析法回避了水流内部结构和运动要素的空间分布。第38页，共86页，星期日，2025年，2月5日三、迹线与流线拉格朗日法研究个别流体质点在不同时刻的运动情况，引出了迹线的概念；欧拉法考察同一时刻流体质点在不同空间位置的运动情况引出了流线的概念。1、迹线与流线的概念迹线(pathline)：某一流体质点在运动过程中，不同时刻所流经的空间点连成的线称为迹线，即流体质点运动时所走过的轨迹线。图示烟火的轨迹。第39页，共86页，星期日，2025年，2月5日流线(StreamLine)：是某一瞬时在流场中绘出的一条曲线，在该曲线上所有各点的速度向量都与该曲线相切。第40页，共86页，星期日，2025年，2月5日用欧拉法描述流体运动时引入流线的概念。某一时刻过流场空间一定点画出一条空间曲线，这条曲线具有这样的性质：该时刻流线上各点的速度矢量都与这条流线相切，这条空间曲线称为该时刻过该定点的流线。流线表示瞬时流动方向。第41页，共86页，星期日，2025年，2月5日1、流线------分析流动的重要概念流线的定义表示某一瞬时流体各点流动趋势的曲线，曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向重合。流线是与欧拉法相对应的概念,有了流线,流场的空间分布就得到了形象化的描绘切线与速度方向一致的假想曲线第42页，共86页，星期日，2025年，2月5日流线和迹线绘制方法流线和迹线的绘制方法如图第43页，共86页，星期日，2025年，2月5日绘制方法如下：设在某时刻t1流场中有一点A1，该点的流速向量为u1，在这个向量上取与A1相距为的点A2；在同一时刻，A2点的流速向量设为u2，在向量u2上取与A2点相距为的点A3；若该时刻A3点的流速向量为u3，在向量u3上再取与A3相距为的点A4，如此继续，可以得出一条折线A1A2A3A4……，若让所取各点距离趋近于零，则折线变成一条曲线，这条曲线就是t1时刻通过空间点A1的一条流线.第44页，共86页，星期日，2025年，2月5日流线和迹线绘制方法迹线的绘制过流场中点A0绘出该点在某一瞬时t1的流速矢量u1，在该矢量上取与A0点相邻的点A1,过A1绘出过时段t2时刻的速度矢量v2，又在这一流速矢量上取与A1点相邻的B2点，再过A2点绘出t3