工程流体力学-理想流体流动的基本规律.pptx

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1、理想流体流动的基本规律描述流体流动的方法迹线与流线系统与控制体流场的分类流体流动的连续性方程流体流动的伯努利方程动量方程式动量守恒定律理想流体流动的基本规律描述流体流动的方法一、流体流动的特点二、流体流动的研究方法平动转动变形着眼于个别流体质点运动的研究（即跟踪流体质点）。研究流体内个别流体质点在不同时间，其位置、流速、压力的变化，综合所有流体质点的运动，即可得到整个流场的运动规律。拉格朗日法a,b,c,t,拉格朗日变数a,b,c，t=to时质点的坐标，质点标号理想流体流动的基本规律描述流体流动

2、的方法欧拉法着眼于空间点，在空间的每一点上描述流体质点运动随时间的变化规律。同理：p=p（x,y,z,t），ρ=ρ(x,y,z,t)位置：x=x(x,y,z,t)y=y(x,y,z,t)z=z(x,y,z,t)速度：u=u（x,y,z,t）=dx/dtv=v（x,y,z,t）=dy/dtw=w（x,y,z,t）=dz/dt理想流体流动的基本规律描述流体流动的方法欧拉法着眼于空间点，在空间的每一点上描述流体质点运动随时间的变化规律。加速度：全加速度＝当地加速度＋迁移加速度当地加速度：在一定位置上，

3、流体质点速度随时间的变化率。迁移加速度：流体质点所在的空间位置的变化而引起的速度变化率。理想流体流动的基本规律迹线与流线迹线：流体质点在一段时间内的运动轨迹流线：在某一时刻,流场中的一系列线，其上每一点的切线方向就是该点流动速度方向理想流体流动的基本规律迹线与流线流线方程的微分形式：流线的性质：1流线不能相交2流线只能是光滑的曲线3靠近固体壁面的流线通常与壁面平行4定常流场中流线的形状不随时间而变化5非定常流场中，同一点在不同时刻的流线是不同空间曲线。理想流体流动的基本规律迹线与流线流线图理想流

4、体流动的基本规律迹线与流线三、流管流束总流在流场中作一非流线且不自相交的封闭曲线，在某一瞬时通过曲线上的流线构成一管状表面,称流管。流束：流管所包含的流线的集合。充满流管内的所有流体微元流束：有效截面趋于无穷小时的流束。满足流线的一切基本特征总流：以整个流动边界作为流管的流动空间理想流体流动的基本规律系统与控制体一、系统流体质点的集合系统的特点：1、从流体中取出的一定质量的流体；2、与周围流体无质量交换（即运动过程始终包含这些确定的流体质点）；3、系统的体积和形状可以随时间改变；4、在系统的边界

5、上可以有能量交换。理想流体流动的基本规律迹线与流线控制体的特点：1、从该场中取出某一固定的空间区域，该体积称为控制体(CV)，其表面为控制面(CS)。2、控制体的形状可根据研究的需要任意选定，但一旦选定以后，其形状位置均不变。（例如研究某教室）3、在控制面上可以存在质量及能量交换。二、控制体三、三个结论控制体就是在流场内由封闭的几何面所确定的一个空间区域。理想流体流动的基本规律流动分类流动性质理想流体流动实际流体流动不可压缩流体的流动可压缩流体的流动运动状态定常非定常空间的坐标变量数一元流动二元

6、流动三元流动流场的分类理想流体流动的基本规律质量守恒定律可压缩流体非定常三元流动的连续方程对定常流动对不可压流体，理想流体流动的基本规律对不可压流体的定常流动，沿任意有效截面的体积流量不变。对定常流动，流管类似于真实管道，C大，A小，反之亦然。质量守恒定律一元管流连续方程理想流体流动的基本规律能量守恒定律微元管一元流动的伯努利方程适用条件：①理想流体②定常流动③质量力只受重力④不可压流体⑤沿流线或微小流束。z为单位重量流体具有的位置势能，又称位置高度或位置水头；为单位重量流体具有的压力势能，又称

7、压力高度或压力水头；为单位重量流体具有的动能，又称速度水头或动压头。理想流体流动的基本规律能量守恒定律静水头总水头z1z2基准面静水头线总水头线伯努利方程几何意义：对不可压理想流体在重力作用下作定常流动时，沿同一流线单位重量流体的位置水头、压力水头和速度水头之和为常数。即总水头线是与基准面相平行的水平线。理想流体流动的基本规律能量守恒定律如果流动在同一水平面，或流场中z的变化与其它流动参数相比可忽略时，则伯努利方程沿同一流线如果压强增大，则速度降低如果压强降低，则速度增大吹气p0p0理想流体流动

8、的基本规律能量守恒定律粘性流体总流的伯努利方程说明1.为动能修正系数，表示速度分布的不均匀性，恒大于12.粘性流体在圆管中作层流流动时，＝23.流动的紊流程度越大，越接近于14.在工业管道中=1.01～1.1，通常不加特别说明，均取＝15.能量损失hw包括沿程损失hf和局部损失hj理想流体流动的基本规律伯努利方程的应用文丘里管文丘里管水平放置基准面Q文丘里管水平放置d11Hρmρ等压面2d2文丘里管是由截面逐渐收缩，然后再逐渐扩大的一段短管组成的，最小截面处称为喉部。在文丘里管收缩段前