应用流体力学应用流体力学 (25).pdf

《应用流体力学应用流体力学 (25).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《应用流体力学应用流体力学 (25).pdf（23页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第4章 流体运动基本方程 第3章流体运动学主要介绍流体的速度、加速度、流线、迹线、旋转角速度等运动学量，研究对象主要是流体质点、流场空间点、流体微团。yzxO质点质点空间点空间点本章引言本章中将研究流体宏观运动基本方程，分析流体宏观运动所遵循的规律。工程实际中更多关注的是流体的宏观运动规律，且流体系统与外界存在力的作用和/或能量交换！第3章介绍了描述流体质点运动的两种方法-欧拉方法和拉格朗日方法。拉格朗日方法研究对象为流体质点欧拉方法研究对象为流场空间点流体力学中应用更广泛的欧拉方法是否适用于流体的宏观运动分析？本章引言()ddutt=+第3章中给出了流体质点和空间点的运动要素之间的关系。物质

2、导数 质量、动量、动量矩守恒定理等是质点系宏观运动所遵循的基本规律，在流体宏观运动中的表现形式如何？本章引言当地导数迁移导数 上述针对流体质点和空间点的运动要素之间的关系，对于流体宏观运动是否依然成立或存在类似关系？流体分为本章引言机翼附近的气体(理想流体)管道中流动的原油(黏性流体)黏性流体由于受不同性质力的作用，宏观运动复杂，该如何获得其定量的运动规律？理想流体和黏性流体理想流体和黏性流体的宏观运动规律存在何种区别？应分别如何研究？4.1 雷诺运输方程流体系统和控制体运动要素的关系流体运动的基本方程(任何流体)理想流体运动微分方程及伯努利方程实际流体运动微分方程及其求解4.5 理想流体运动

3、微分方程及伯努利方程4.2 连续性方程4.3 动量方程4.4 动量矩方程4.6 不可压缩牛顿流体运动微分方程及定解条件本章主要内容本章引言 了解：雷诺输运方程、连续性方程、动量方程、动量矩方程以及理想流体伯努利方程的推导过程，不可压缩牛顿流体运动微分方程推导及其定解条件、数值求解方法。本章学习要求 掌握：基于N-S方程求解简单流动的流速、应力分布解析解的一般过程。牢固掌握：理想流体伯努利方程的适用范围、几何含义和物理含义。本章引言第1讲 雷诺输运方程（上）第4章 流体运动基本方程主讲人：李敬法北京石油化工学院目录4.1.1 系统和控制体4.1.2 雷诺输运方程的推导4.1.3 雷诺输运方程的应

4、用4.1.1 系统和控制体一只迁徙的鸟儿一位马拉松运动员一群迁徙中的鸟儿众多马拉松运动员质点系统 拉格朗日方法研究对象举例流体运动的研究对象4.1.1 系统和控制体迁徙鸟儿的某观测区域控制体空间点迁徙鸟儿的某个观测点长安街上的一处测速点长安街上的测速区间 欧拉方法研究对象举例流体运动的研究对象4.1.1 系统和控制体工程实际问题中更关注的是流体宏观上的整体运动规律，系统和控制体分别为拉格朗日法和欧拉法分析流体宏观运动的研究对象。整体运动规律系统质点空间点控制体个体运动规律流体运动的研究对象4.1.1 系统和控制体 定义：由确定的连续分布的流体质点所组成的集合称为系统；封闭的汽缸天空中漂浮的气球

5、系统边界系统边界系统系统与外界环境之间的分界面称为系统边界。4.1.1 系统和控制体封闭的汽缸 符号表示：系统的体积和表面积分别用符号SV(System Volume)、SS(System Surface)表示。SVSSSSSSSS系统4.1.1 系统和控制体 特征1：系统的体积和形状随着流体运动可以改变。汽缸的体积随活塞运动而改变系统4.1.1 系统和控制体 特征2：系统与外界可以有能量交换(热传递和做功等)和力的作用。封闭的汽缸QWF系统4.1.1 系统和控制体 特征3：系统与外界不能有质量交换，系统内的质量保持不变。封闭的气缸m系统4.1.1 系统和控制体 定义：流场中某一固定不变的空间

6、区域称为控制体，控制面控制面喷嘴蓄水箱控制体区域的边界称为控制面。4.1.1 系统和控制体 符号表示：控制体的体积和表面积分别用符号CV(Control Volume)、CS(Control Surface)表示。喷嘴CVCSCSCSCS控制体4.1.1 系统和控制体 特征1：控制体与流体运动状态无关，一旦取定，其体积和形状都不变。喷嘴喷嘴控制体 特征2：控制体与外界可以有能量交换(热传递和做功等)和力的作用。喷嘴Q4.1.1 系统和控制体控制体 特征3：控制体与外界可以有质量交换。喷嘴m1m24.1.1 系统和控制体控制体4.1.1 系统和控制体系统控制体系统和控制体主要特征对比体积和形状随着流体运动可以变化体积和形状固定不变边界处无质量交换控制面上可以有质量交换边界处可以有能量交换和力的作用控制面上可以有能量交换和力的作用拉格朗日方法描述流体运动的研究对象欧拉方法描述流体运动的研究对象本讲小结