流体动力学单流体.pptVIP

不可压缩：只有重力的作用：由柏努利积分式：得或对于流线上任意两个质点1和2来说，有：式中各项分别为单位质量的流体具有的位能，静压能及动能，()。（导出条件3）（导出条件4）第28页，共45页，星期日，2025年，2月5日1.3.5.2理想流体稳定流动总流的柏努利方程任何稳定流动的总流，都可以看成是无穷多微小流束的总和。在总流中某一微小流束的不同有效截面上的物理参数不一定相同。（1）均匀流与缓变流均匀流：如果有效断面或平均流速沿程不变，且流线为平行直线这样的稳定流称为均匀流。非均匀流：如果有效断面沿程变化，或者有效断面不变，但各断面上速度分布改变，这种流动称为非均匀流。缓变流：凡有效断面上流线间夹角很小，流线曲率半经无限大，即流线趋近于平行线的流动称缓变流。急变流：不符合缓变流条件的流动为急变流。第29页，共45页，星期日，2025年，2月5日对于管道流动，取如图基准面，列出1－1和2－2截面的总流柏努利方程：式中：为截面的平均流速；为动能的修正系数。在层流时；在紊流时。通常工程上取（2）理想流体稳定流动总流的柏努利方程第30页，共45页，星期日，2025年，2月5日—单位重量流体具有的位能，m流体柱；—单位重量流体具有的静压能，m流体柱；—单位重量流体具有的动能，m流体柱。（1）（2）（3）对于式（3）：第31页，共45页，星期日，2025年，2月5日1.3.5.3柏努利方程式的解释柏努利方程式中各项分别表示微细流中某一截面上单位重量流体所具有的的静压能、位能、动能。它们的和是一常数。柏努利方程是机械能守恒定律在流体力学中的具体体现。(1)物理意义第32页，共45页，星期日，2025年，2月5日第1页，共45页，星期日，2025年，2月5日流体动力学研究的是在外力的作用下流体的运动规律以及流体与固体壁面之间的相互作用关系。1.3.1两种研究方法1.3.1.1拉格朗日方法拉格朗日方法是从分析流体各个质点的运动着手，来研究整个流体的运动。1.3.1.2欧拉方法欧拉方法是从分析空间某点上流体运动的物理量随时间的变化，以及由一点到另一点时这些量的变化来研究整个流体的运动。第2页，共45页，星期日，2025年，2月5日(1)流场：对于任一空间区域，其中每一空间点都对应着一个确定的标量或矢量的值，这些标量或矢量的集合就组成了标量场或矢量场。(2)稳定场和非稳定场1)稳定场：当流体内一切物理量都不随时间变化时，也即所有的物理量对时间的偏导数为零，这样的流场为稳定场。2)非稳定场：对于非稳定流场，其中至少有一个物理量对时间的偏导数不等于零，那么这样的流场称为非稳定场。第3页，共45页，星期日，2025年，2月5日流体的运动参数应当是空间坐标（x,y,z）和时间t的函数。速度表示为：第4页，共45页，星期日，2025年，2月5日加速度为：式中：等式右边第一项偏导数称流体运动时变加速度；等式右边其余三项之和称流体运动位变加速度。第5页，共45页，星期日，2025年，2月5日同理对于流体的密度也有方程：那么可以用通式表示为：式中：左边一项称随体导数，右边第一项称局部导数，其余称迁移导数。第6页，共45页，星期日，2025年，2月5日1.3.2基本概念1.3.2.1迹线和流线（1）迹线1)定义：流体中某一质点经过一段时间所运动的轨迹线称为迹线。2）迹线方程由则称迹线方程，dt称独立变数。第7页，共45页，星期日，2025年，2月5日(2)流线1)流线定义：在流场中某一瞬时存在的一条空间曲线，在曲线上每一个流体质点的速度方向均与该点的切线方向重合，则称该曲线为流线。2）流线的性质：①通过流场内的任何空间点，都有一条流线。在整个空间中就有一组曲线族，亦称流线族。②流线不能相交。③在不稳定流动的情况下，流线与迹线不重合，在稳定的情况下，流线与迹线重合。