传输原理教案 (第3章) 流体ppt课件.ppt

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1、第三章流体的层流流运动p373.1几个有关研究流体流动的基本概念3.1.1流场概念:流场是充满运动流体的空间。在流场中,用来表示流体运动特征的物理量有:速度、加速度、密度、重度(重度=密度×当地重力加速度)、压力、粘性力等运动参数。流体力学的研究内容,就是流体质点在流场中的运动参数随时间、空间位置的分布及变化的规律。第一篇:动量传输1研究流体运动的思想方法拉格朗日法(又名“质点法”,出发点:流体质点)即研究流体各个质点的运动参数随时间的变化规律,再加以综合以后,得到整个流体的运动规律。也就是选定一个流体质点,对其跟踪观察,描述其运动参数(如位移、

2、速度等)与时间的关系。欧拉法(又名“空间点法”,出发点:流场中的空间点)即研究流体不同质点通过空间固定点的运动参数随时间的变化规律,从而得到整个流体的运动规律。欧拉法比较简单。欧拉法也就是不跟踪流体质点进行观察,而是在固定空间位置上观察流体质点的运动情况,如空间各点的速度、压强、密度等,即欧拉法系直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。2欧拉法:比如速度,是位置及时间的连续函数:全加速度当地加速度(流体通过固定点时的速度随时间的变化)迁移加速度(同一时间质点空间位置变化时的速度变化率)3第三章流体的层流流运动3.1.2稳定流和非

3、稳定流动p37(1)稳定流概念:在充满着运动流体的几何空间中任取一点,如果在不同时间内流体各质点流经此空间点时,其流动要素(流速、压力、密度等)不变的流动称为稳定流动。简单地说,流场内任一点,运动参数不随时间变化,称稳定流。对于稳定流的描述,不需要时间参数。实际工程中许多情况可以近似看成稳定流。(2)非稳定流动概念:如果流体质点流经某空间点时,其流动要素随时间而变化的流动称为非稳定流动。第一篇:动量传输4第三章流体的层流流运动3.1几个有关研究流体流动的基本概念3.1.3迹线和流线(1)迹线:某一流体质点在某段时间内的运动轨迹称为这一流体质点的迹

4、线。简言之,迹线是流体质点运动轨迹形成的一族曲线。(2)流线:流线是流场中某一瞬时,由流体中连续的不同位置的质点速度向量构成的连线。在该线上各点的流体质点所具有的速度方向与在该点的曲线的切线方向重合。注意:1、流线上的点是连续的不同位置的质点;2、流线上一点的速度方向为该点切线方向。3、流线是流动的方向线;流线上的点是连续的不同位置的质点。第一篇:动量传输5(3)、流线的特征对于稳定流,同一点流线始终保持不变,流线与迹线重合。对于非稳定流,经过同一点的流线空间方位和形状是随时间改变的,流线与迹线不重合。流线不能相交,也不会发生转折。(除非速度为零

5、或无穷大才可能相交)6第三章流体的层流流运动(3)迹线方程如下:第一篇:动量传输7(4)流线与迹线的区别A:迹线是一个质点在一段时间内的一条线;每条迹线只能是一个流体质点运动的轨迹。B:流线是某一时刻(瞬间)多个质点组成的一条线,流线上每个空间点都有一个流体质点,因此一条流线上有无数个流体质点;C:在稳定流中,流线与迹线相重合。而在非稳定流中,迹线与流线不重合。第一篇:动量传输第三章流体的层流流运动8第三章流体的层流流运动3.1.4流管,流束,流量(1)流管在流场内取任意封闭曲线,通过这条封闭曲线上每一点连续地作流线,则流线族构成一个管状表面,称

6、流管。流管由流线组成,所以流管上各点的流速都在其切线方向,而不穿过流管表面。有效截面——流管中处处与流线相互垂直的截面。第一篇:动量传输9第一篇:动量传输第三章流体的层流流运动(2)流束:流管内部的流体称称为流束。断面无穷小的流束称为微小流束。微小流束的极限为流线。(3)流量:单位时间通过流管某一截面的流体体积或质量称为体积流量或质量流量。(4)总流:在流动周界内的全部流体称为总流。按周界的性质不同,总流可分为:有压流如自来水管、矿井排水等;无压流如河流、明渠等;射流如通过孔口、喷咀泄入大气的流动等。10第三章流体的层流流运动(5)体积流量Q:在

7、动量传输研究中,常常计算通过有效截面的体积流量Q,计算式为:在上面公式中,v是有效截面上各点初的流体速度,dA是有效截面的微元面积。有效截面上的流体的平均流速:第一篇:动量传输11第三章流体的层流流运动3.2动量通量动量率(p38)动量传输的两种方式:对流传输:流场中流线的流体沿着运动方向由某一空间进入另一空间,把动量由某一空间进入另一空间,这种沿流体流动方向上的动量传输形式称为动量的对流传输。粘性传输:流动得较快的流体靠粘性力,把侧边流动得较慢的流体带动,使运动得更快,出现了流体动量由流速较大的流层向流速较小的流层传输过程,这种动量传输形式称为

8、粘性动量传输。动量通量——单位时间内通过单位面积传输的动量。动量率——单位时间内通过某面积所传输的动量。动量率=动量通量×传输面的面积第

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