流体动力学基础概述1

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1、流体流体动力动力学基础学基础概述概述11流体动力学流体动力学流体动力学流体运动的数学描述，微分形式控制方流体运动的数学描述，微分形式控制方程，积分程，积分形式控制方程形式控制方程基础知识基础知识导数的概念、微分方程、牛顿第二定律、质导数的概念、微分方程、牛顿第二定律、质量和能量守恒定律量和能量守恒定律2009-9-30西安交通大学流体力学课程组1第三章第三章流体动力学基础流体动力学基础流体运动的数学描述流体运动的数学描述流体运动的数学描述流体运动中的几个基本概念流体运动中的几个基本概念流体运动中的几个基本概念连续方程和微分形式的

2、运动方程连续方程和微分形式的运动方程连续方程和微分形式的运动方程伯努利方程及其应用伯努利方程及其应用伯努利方程及其应用动量方程及其应用动量方程及其应用动量方程及其应用2009-9-30西安交通大学流体力学课程组23.13.1描述流体运动的两种方法描述流体运动的两种方法拉格朗日方法－跟踪流体质点拉格朗日方法－跟踪流体质点拉格朗日方法－跟踪流体质点描述每个流体质点自始至终的运动规律描述每个流体质点自始至终的运动规律设初始时刻某质点标记为（设初始时刻某质点标记为（aa,,bb,,cc），则该质点），则该质点的物理量的物理量ηη可表示为

3、可表示为η=η(a,b,c,t)其中其中aa,,bb,,cc,,tt为拉格朗日变数为拉格朗日变数2009-9-30西安交通大学流体力学课程组3拉格朗日方法拉格朗日方法任意时刻流体质点的位置矢量任意时刻流体质点的位置矢量固定固定abcabc，变化，变化ttrr()某确定流体质点随某确定流体质点随r=ra,b,c,t时间的运动规律时间的运动规律任意时刻流体质点的速度和加速度任意时刻流体质点的速度和加速度rr∂r(a,b,c,t)v=∂t固定固定tt，变化，变化abcabc同一时刻不同流体同一时刻不同流体r∂Vr∂2rr(a,b,c,

4、t)质点的参数分布质点的参数分布a==2∂t∂t2009-9-30西安交通大学流体力学课程组4质点系（系统）质点系（系统）系统系统系统某一确定流体质点的集合总体某一确定流体质点的集合总体与外界无质量交换与外界无质量交换随流体质点的运动而运动随流体质点的运动而运动边界形状、包围空间大小边界形状、包围空间大小随流体质点的运动而变化随流体质点的运动而变化拉格朗日方法下的概念拉格朗日方法下的概念2009-9-30西安交通大学流体力学课程组5欧拉方法欧拉方法11着眼于空间点着眼于空间点着眼于空间点描述空间某点流体运动物理量随时间的变化规律

5、描述空间某点流体运动物理量随时间的变化规律及由一点转向另一点时该量的变化及由一点转向另一点时该量的变化空间点位置为空间点位置为((xx,,yy,,zz))，，则则物理量物理量ηη的空间分布的空间分布η=η(x,y,z,t)xx,,yy,,zz,,tt为欧拉变数为欧拉变数2009-9-30西安交通大学流体力学课程组6欧拉方法欧拉方法22空间中的速度分布空间中的速度分布固定固定xyzxyz，变化，变化ttrrv=v(x,y,z,t)某确定空间点参数某确定空间点参数随时间的变化规律随时间的变化规律空间中的压强分布、温度分布空间中的压强

6、分布、温度分布p=p(x,y,z,t)固定固定tt，变化，变化xyzxyz同一时刻不同空同一时刻不同空T=T(x,y,z,t)间点的参数分布间点的参数分布场－分布着某种物理量的空间区域场－分布着某种物理量的空间区域2009-9-30西安交通大学流体力学课程组7描述流体运动的方法思考题描述流体运动的方法思考题11下列流动适合用那一种方法描述下列流动适合用那一种方法描述AA、研究一污染物粒子在水中运动的轨迹、研究一污染物粒子在水中运动的轨迹BB、研究无数质点组成的质点群的运动、研究无数质点组成的质点群的运动CC、研究一流动空间的速度

7、分布、研究一流动空间的速度分布2009-9-30西安交通大学流体力学课程组8描述流体运动的方法思考题描述流体运动的方法思考题22某人坐在匀速运动的飞机上测量和记录周围各点某人坐在匀速运动的飞机上测量和记录周围各点空气的速度和压强，请问它采用的研究方法是空气的速度和压强，请问它采用的研究方法是AA、拉格朗日方法、拉格朗日方法BB、欧拉方法、欧拉方法CC、两者都不是、两者都不是2009-9-30西安交通大学流体力学课程组9几种场几种场11定常场与非定常场定常场与非定常场定常场与非定常场流场中每一点的物理量都不随时间变化，称为流场中每

8、一点的物理量都不随时间变化，称为定常场；否则，为非定常场定常场；否则，为非定常场定常场数学描述定常场数学描述∂η=0或或η=η(x,y,z)∂t2009-9-30西安交通大学流体力学课程组10几种场几种场22均匀场与非均匀场均匀场与非均匀场均匀场与非均匀场流场中