第4章 流体动力学.pptVIP

第1页，共36页，星期日，2025年，2月5日本章将探讨外力作用而引起流体运动的规律，即流体动力学。思路：由于实际流体具有粘滞性，致使问题比较复杂；而理想流体因不考虑粘滞性，将使问题大大简化。首先对理想流体运动研究，然后把所得的结果，考虑粘滞性的作用应用于实际流体。第四章流体动力学应用能量守恒原理建立：能量方程（伯努利方程）应用动量定理建立：动量方程第2页，共36页，星期日，2025年，2月5日4.1.2理想流体运动微分方程§4.1理想流体运动方程及其积分4.1.1理想流体特征(1)理想流体不具有粘滞性：(2)理想流体动水压强的特性:（同静水压强）(3)作用在理想流体上的表面力：仅有正压力无切向力。第3页，共36页，星期日，2025年，2月5日中心点压强沿x方向的表面力:沿x方向的质量力:（前）（后）第4页，共36页，星期日，2025年，2月5日欧拉运动微分方程（推导）根据牛顿第二定律（F=ma）列等式，化简得：这就是理想流体运动微分方程，又称欧拉微分运动方程。描述了流体质点运动和作用在它本身上的力的关系。第5页，共36页，星期日，2025年，2月5日4.1.3理想流体运动微分方程的积分积分得：物理意义：势发生变化，压能、动能发生变化，三者之和为常数第6页，共36页，星期日，2025年，2月5日当质量力只有重力时，此式为理想流体元流的能量方程(伯努利方程）代入上式：第7页，共36页，星期日，2025年，2月5日伯努利方程的意义Z：距基准面的高度，位置水头。单位重量流体的位置势能，简称位能；:某点压强使流体沿测压管所能上升的高度，压强水头。压力做功能提供的单位能量，简称压能；：以点流速u为初速度的铅直上升所能达到的理论高度，流速水头。单位重量流体所具有的动能，简称动能；：测压管水头（Hp）。测压管水面相对于基准面的高度，单位重量流体所具有的总势能；:总水头（H）。单位重量流体的总能量或总机械能对于同一条流线上的任意两点有：第8页，共36页，星期日，2025年，2月5日物理意义：在不可压缩理想流体恒定流情况下，元流中不同的过水断面上，无论这三种形式的能量如何转换，单位重量流体所具有的总机械能保持不变。几何意义：在不可压缩理想流体恒定流情况下，元流中不同的过水断面上，位置水头、压强水头和流速水头之间可以相互转化，但是总水头沿程不变。第9页，共36页，星期日，2025年，2月5日(2)应用举例（毕托管）对于同一条流线上的任意两点有：第10页，共36页，星期日，2025年，2月5日§4.3实际流体恒定总流的能量方程4.3.1实际流体恒定元流的能量方程：单位质量液体在运动过程中为克服阻力所消耗的能量第11页，共36页，星期日，2025年，2月5日4.3.2实际流体恒定总流的能量方程（1）总流能量方程的推导对上式积分可得总流的能量方程，上式可写成三类积分第12页，共36页，星期日，2025年，2月5日即实际流体恒定总流的能量方程：1,2两个过流断面上选定点距基准面的位置水头；：1,2两个过流断面上选定点的压强水头；：1,2两个过流断面的流速水头（断面平均流速）；：1,2过流断面的单位重量流体的水头损失（局部+沿程）物理意义：总流各过流断面的总机械能沿程降低，或总水头