《流动的基本原理》PPT课件

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1、流体力学FluidMechanics3一元流动的基本原理(BasicsofOne-dimensionalFlow)主要要求了解描述流体运动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法；理解并掌握恒定流与非恒定流、流线与迹线、流量和平均流速，以及一元、二元及三元流动等概念；熟练掌握一元恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程，及其在实际工程中的应用；掌握恒定气流能量方程；理解渐变流与急变流、均匀流与非均匀流等概念;理解并掌握能量方程中各项的能量意义和几何表示方法。掌握总水头线和测管水头线的绘制方法。3一元流动的基本原理重点与难

2、点重点一元恒定流动连续性方程、能量方程和动量方程的推导及其应用推导并掌握恒定气流能量方程难点流线等概念一元流动水头变化的几何表示动量方程应用3一元流动的基本原理主要内容3.1描述流体运动的两种方法3.2流体运动的几个基本概念3.3连续性方程3.4理想流体伯努利方程3.5实际流体伯努利方程3.6恒定气流能量方程3.7恒定总流动量方程3一元流动的基本原理3.1.1拉格朗日法3.1.2欧拉法3.1描述流体运动的两种方法(MethodsofExpressingMotion)3一元流动的基本原理着眼于流体质点。设法描述出

3、每个流体质点自始至终的运动过程，亦即其位置随时间变化的规律。该方法亦称“跟踪法”。约定用a,b,c三个数的组合来区分各流体质点。则t时刻流体质点的位置可表示为3.1.1拉格朗日法(LagrangeMethod)10-Sep-2163.1描述流体运动的两种方法流体质点的速度、加速度可分别表示其中a,b,c,t——拉格朗日变量；若a(或b,c)不变而t变，表示某一流体质点运动轨迹；若t不变而a(或b,c)变，则表示同一时刻不同质点的位置分布。10-Sep-2173.1.1拉格朗日法着眼于流体所在的空间点。设法描述出

4、通过每个空间点的流体质点的运动规律(状况)。可测出不同时刻经过某固定点的流体质点的速度、加速度、压力、温度和密度等的变化，即3.1.2欧拉法(EulerMethod)其中x,y,z,t——欧拉变量。10-Sep-2183.1描述流体运动的两种方法加速度可用速度对时间的全导数表示，即其矢量形式为10-Sep-2193.1.2欧拉法拉格朗日法与欧拉法的区别前者以流体质点为着眼点，x,y,z是流体质点标号的运动坐标；后者是以流体所在的空间点为着眼点，x,y,z是不同流体质点通过固定空间点的坐标。10-Sep-2110

5、3.1.2欧拉法3.2.1恒定流动和非恒定流动3.2.2均匀流和非均匀流3.2.3一元、二元和三元流动3.2.4流线与迹线3.2.5流管、流束和过流断面3.2.6流量和平均流速3.2流体运动的几个基本概念(SomeConceptsofFluidMotion)3一元流动的基本原理3.2.1恒定流动和非恒定流动非恒定流(UnsteadyFlow)或恒定流(SteadyFlow)或10-Sep-21123.2流体运动的几个基本概念3.2.2均匀流和非均匀流非均匀流(NonuniformFlow)均匀流(Uniform

6、Flow)——质点流速的大小和方向均不变的流动，亦即流体质点的迁移加速度等于零。10-Sep-21133.2流体运动的几个基本概念3.2.3一元、二元和三元流动二元流动(Two-dimensionalFlow)一元流动(One-dimensionalFlow)和和和三元流动(Three-dimensionalFlow)——用欧拉法描述流动，各运动参数通常为三个空间坐标和时间的函数，如10-Sep-21143.2流体运动的几个基本概念3.2.4流线与迹线迹线(PathLine)——某流体质点连续时间内所经过空间各

7、点的连线，亦即流体质点的运动轨迹。经dt后，流体质点由P到Q，其位移为那么迹线微分方程可写成图示迹线10-Sep-21153.2流体运动的几个基本概念流线(StreamLine)经一定时间后，该质点微小位移为若BA，与重合，则应有——某时刻速度场中所作的一条曲线，其上各流体质点的速度方向与该点相切。设A处流体质点速度为那么流线微分方程可写成图示流线10-Sep-21163.2.4流线与迹线流线的性质恒定流中，流体质点的迹线与流线重合；流线不能相交，也不能转折(但驻点与奇点除外)；流线为某时刻无数流体质点运动方

8、向的描述，而迹线为相继时间内某流体质点的运动组合。图示突扩管内流动和绕流的流线10-Sep-21173.2.4流线与迹线图示奇点(源)图示奇点(汇)图示驻点10-Sep-21183.2.4流线与迹线3.2.5流管、流束和过流断面流面(StreamSurface)——经过流场中任一(不与流线重合的)线段上的无数流线所组成的曲面。流管(StreamTube)——由经过流场中任一(不与流线重