同济 流体力学 第八章新.pptVIP

第八章 绕流运动 要求掌握的内容 掌握速度势函数和流函数概念及计算 理解势流基本解叠加原理及其在圆柱绕流中的应用 了解绕流运动与附面层概念及其分离 掌握绕流阻力、升力和悬浮速度 第八章习题：1、3(fglm)，5，8，10，11，18，19，21，23，24，25 §8-1、无旋流动 无旋流动的条件（多元函数） 全微分的概念（积分的值只取决于起止点与路经无关） 势函数满足拉普拉斯方程 势函数的求解：配全微分 举例： §8-2、平面无旋流动 势函数、流函数 ，拉普拉斯方程 势函数 流函数 拉普拉斯方程 §8-2、平面无旋流动 流函数、势函数性质 等流函数线与流线的关系； 等势函数代表“等高线”的概念，流速为等高线的梯度，流体是从“低向高”流动。 流网：等流函数线和等势函数线 两线正交 §8-2、平面无旋流动 §8-3、几种简单的平面无旋流动 如何求解拉普拉斯方程？ 满足方程，满足边界条件。 势流运动的求解方法： 找一个解，满足两个条件： 1、满足基本方程（拉普拉斯方程）； 2、满足边界条件。 何谓边界条件： 在固体边界上满足法向速度为零，与流线一致 介绍几种简单的平面无旋流动 §8-3、几种简单的平面无旋流动 均匀直线流动 §8-3、几种简单的平面无旋流动 源流和汇流: 流体从一点均匀地流向各方向 §8-3、几种简单的平面无旋流动 环流(点涡) 用逆时针旋转固体诱导的流动 §8-3、几种简单的平面无旋流动 直角内的流动 为直角内的流动 画该方程的曲线 §8-3、几种简单的平面无旋流动 偶极流 用等强度源汇无限靠近诱导的流动 等流函数线 §8-4、势流叠加 均匀流中的源流（均流+源流=半无限体） 以流函数为例： 找驻点（速度为零） 过驻点的流函数值： 过驻点的流线 §8-4、势流叠加 用固体边界（物体的轮廓线）来代替上述流线：一半无限体 。 在该流线的无穷远处 §8-4、势流叠加 均匀直线流中的等强源汇流 (朗金椭圆) 流函数： 找驻点： 推导得： (朗金椭圆的长度) §8-4、势流叠加 找过驻点的流线（物体的轮廓线），此时流函数的值为零（巧合），简称零流线 朗金椭圆的宽度(b/2),书上有误 §8-4、势流叠加 绕圆柱的流动 （均流+ x负向的偶极流） 流函数： 找流函数为零的流线： 或找过驻点的流线： §8-4、势流叠加 圆柱表面的速度分布： 圆柱表面的压强分布： §8-4、势流叠加 源环流 §8-5、平面无旋流动的数值分法 有限差分法 用差分方程代替微分方程 有限基本解法 势流叠加（未知数少） 有限元法 用区域平均满足方程代替点满足的方程 §8-6、绕流运动与附面层基本概念 附面层的形成及其性质 §8-6、绕流运动与附面层基本概念 管流附面层 （动画） 对于层流 对于紊流 §8-7、附面层动量方程 §8-7、附面层动量方程 §8-8、平板上层流附面层的近似计算 层流 二次分布 壁面剪应力 边界层厚度 §8-9、平板上紊流附面层的近似计算 紊流 1/7次分布 壁面剪应力 边界层厚度 §8-10、曲面附面层的分离现象 曲面附面层的分离现象 增速减压区(收缩) 顺压差克服表面阻力，并推动流体运动。 因此速度分布逐步圆润 减速增压区(扩展) 逆压差和表面阻力同时阻碍流体运动。 因此速度分布逐步瘦小 §8-10、曲面附面层的分离现象 卡门涡街 卡门涡街频率（动画） §8-11、绕流阻力和升力 阻力的一般分析 悬浮速度 受力平衡前提下的相对速度 以球体为例: 当 时：小球随气流上升 当 时：下降 当 时：悬浮状态 §8-11、绕流阻力和升力 阻力系数Cd §8-11、绕流阻力和升力 阻力系数 Cd取值范围： 绕流升力的一般概念 §8-11、绕流阻力和升力 例1: 在煤粉炉膛中, 若上升气流的速度 , 烟气的 试计算在这种流速下,烟气中的 的煤粉颗粒是否会沉降。烟气 密度 ,煤的密度 : 例2: 一竖井式的磨煤机中,空气流速 ,空气的 ， 密度 ，煤的密度