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《第三章--流体力学--流体力学基本方程ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第三章流体力学基本方程本章研究：流体机械运动的基本力学规律及其在工程中的初步应用。为什么河道较窄的地方流速较大？思考1高楼顶层的水压为什么较低？思考2自来水可以爬上几十米的高楼，洪水为什么不能爬上几米的岸边山坡？思考3水流速度V2是多少？思考4§3-1描述流体运动的方法描述流体的运动的困难§3-1描述流体运动的方法描述流体的运动的困难§3-1描述流体运动的方法1.拉格朗日法：一.拉格朗日法与欧拉法：§3-1描述流体运动的方法1.拉格朗日法：设某质点的轨迹为：x=x(a,b,c,t),y=y(a,b,c,t),z=z(a,b,c,
2、t)。(a,b,c)为质点的初始位置坐标。研究每个流体质点的运动情况，并给出其运动轨迹。一.拉格朗日法与欧拉法：上式中用粗体字母表示矢量。§3-1描述流体运动的方法1.拉格朗日法：速度：加速度：研究每个流体质点的运动情况，并给出其运动轨迹。一.拉格朗日法与欧拉法：u=u(x,y,z,t)，v=v(x,y,z,t)，w=(x,y,z,t)研究流场空间中某个点的流动参数，并给出这些参数的分布。2.欧拉法：§3-1描述流体运动的方法2.欧拉法：§3-1描述流体运动的方法§3-1描述流体运动的方法§3-1描述流体运动的方法上式中用粗体字
3、母表示矢量。由速度分布求加速度：2.欧拉法：§3-1描述流体运动的方法u=u(x,y,z,t)，v=v(x,y,z,t)，w=(x,y,z,t)由速度分布求加速度：某质点t时刻位于（x,y,z），速度为：t+Δt时刻位于(x+Δx,y+Δy,z+Δz,t+Δt),速度为：V0和V1的关系为：§3-1描述流体运动的方法(泰勒展开式)加速度：而：注意到：因此：用粗体字母表示矢量，则：§3-1描述流体运动的方法§3-1描述流体运动的方法加速度的投影值：§3-1描述流体运动的方法作业：P52-53，第19题、第21题。1.恒定流（定常流
4、动）：2.非恒定流（非定常流动）：流场中各点处的所有流动参数均不随时间而变化的流动。流场中各点的流体质点的所有流动参数中只要有一个随时间而变化，这样的流动就称为非恒定流。§3-1描述流体运动的方法二.恒定流与非恒定流：迹线：给定质点在一段连续时间内的运动轨迹。§3-1描述流体运动的方法三.迹线和流线：流线：§3-1描述流体运动的方法三.迹线和流线：§3-1描述流体运动的方法三.迹线和流线：流线和迹线的区别：§3-1描述流体运动的方法三.迹线和流线：流线微分方程：设流线微段为：该点的流体的速度为：因为：故两矢量的坐标分量对应成比例
5、：§3-1描述流体运动的方法1.流管：2.流束：3.元流：在流场中任一条封闭曲线（不是流线）上的每一点作流线，这些流线所围成的管状表面称为流管。流管内的一束运动流体称为流束。如果流管的横截面积为dA,这种流管称为微流管,微流管内的流束称为元流。无数元流的总和称为总流。4.总流：§3-1描述流体运动的方法四.流管、流束、元流、总流：过流断面：与流线正交的横断面。平均流速：V=Q/A对曲面A,（体积）流量Q：单位时间内通过过流断面的流体体积。§3-1描述流体运动的方法五.流量：1.均匀流与非均匀流：2.渐变流与急变流：在给定时刻，流
6、场中各流线都是平行直线的流动称为均匀流；否之，则为非均匀流。在非均匀流中，各流线是接近于平行直线的流动称为渐变流（或称缓变流）；否之，则为急变流。§3-1描述流体运动的方法六.均匀流、非均匀流、渐变流、急变流：§3-1描述流体运动的方法§3-1描述流体运动的方法若流体的流动参数是空间三个坐标和时间的函数，这种流动称为三元流动；若流动参数是两个坐标和时间的函数，这种流动称为二元流动；若流动参数是一个坐标和时间的函数，这种流动称为一元流动。§3-1描述流体运动的方法七.一元流动、二元流动、三元流动：§3-1描述流体运动的方法动§3-
7、1描述流体运动的方法求：t=0时，经过点A（-1，-1）的流线方程。例1：已知：u=x+t，v=-y+t,w=0解：t=0时，u=x，v=-y,w=0；代入流线微分方程：流线过点A（-1，-1）∴C=1§3-1描述流体运动的方法流线方程为：例2：已知某流场中流速分布为：u=-x，v=2y,w=5-z。求通过点(x,y,z)=(2,4,1)的流线方程。解：流线微分方程为：由上述两式分别积分，并整理得：§3-1描述流体运动的方法即流线为曲面和平面的交线。将(x,y,z)=(2,4,1),代入①可确定c1和c2故通点(2,4,1)的流
8、线方程为：§3-1描述流体运动的方法§3-2连续性方程1.系统与控制体：系统：控制体：包含确定不变的物质的集合。一个空间固定体称为控制体。一.积分形式的连续性方程：系统的流体质量为：质量守恒:系统的质量在任何时刻都相等。2.连续性方程的推导：我们选取t时刻系统的
