--第三章流体动力学分解.ppt

* * * ☆☆讨论运动流体与固体边界面上的相互作用力，例如：流体在弯曲管道内流动，弯管的受力情况；水力采矿时，高压水枪射流对水枪、对矿床的作用力；火箭飞行过程中，从火箭尾部喷射出的高温高压气体对火箭的反推力等等。这类问题，需应用运动流体的动量方程来分析。 * 我们知道，火箭飞行的根本动力是火箭内部的燃料发生爆炸性燃烧，产生大量高温高压的气体，从尾部喷出形成射流，射流对火箭有一反推力，使火箭向前运动。下面我们具体讨论反推力的计算。 * 我们知道，火箭飞行的根本动力是火箭内部的燃料发生爆炸性燃烧，产生大量高温高压的气体，从尾部喷出形成射流，射流对火箭有一反推力，使火箭向前运动。下面我们具体讨论反推力的计算。 * * 讨论实际流体的伯努利方程，前提：运动流体所受质量力只有重力，流体的运动是定常流动。 复习 动量校正系数和动能校正系数 用v表示的流量Qv和用u表示的流量Qu相等: 用v表示的流体动量Mv和用u表示的流体动量Mu不等: 用v表示的流体动能Qv和用u表示的流体动能Qu不等: 总流伯努利方程的限制条件： a. 流体为不可压缩的实际流体； b. 流体的运动为定常流动； c. 流体所受质量力只有重力； d. 所选取的两过水断面必须处在缓变流区域，但两断面之间不必都是缓变流段，且过流断面上所取的点并不要求在同一流线上; e. 总流的流量沿程不变，即所取两过流断面间没有流量的汇入或流出； g. 除了hl外，总流没有能量的输入或输出。 总流伯努利方程 复习 1、气流的伯努利方程 2、有能量输入输出的伯努利方程 3、有流量分流或汇流的伯努利方程 在所取两过流断面之间有流量的汇入，则伯努利方程为 在所取两过流断面之间有流量的分出，则伯努利方程为 文丘里流量计 主管和喉管上各装一测压管，由两处压强差求流量。 k为仪器常数，尺寸固定为定值 实际流量： 物理意义外力矢量和等于单位时间内流出与流入的动量差 M M 不可压缩流体定常流动总流的动量方程 总流伯努利方程的限制条件： a. 流体为不可压缩的实际流体； b. 流体的运动为定常流动； c. 流体所受质量力只有重力； d. 所选取的两过水断面必须处在缓变流区域，但两断面之间不必都是缓变流段，且过流断面上所取的点并不要求在同一流线上; e. 总流的流量沿程不变，即所取两过流断面间没有流量的汇入或流出； g. 除了hl外，总流没有能量的输入或输出。 总流伯努利方程 课前复习 1、气流的伯努利方程 2、有能量输入输出的伯努利方程 3、有流量分流或汇流的伯努利方程 在所取两过流断面之间有流量的汇入，则伯努利方程为 在所取两过流断面之间有流量的分出，则伯努利方程为 不可压缩流体定常流动微元流束连续性方程。物理意义：同一时间间隔内流过流束上任一过流断面的流量均相等 可压缩流体定常流动微元流束连续性方程 总流连续性方程，说明可压缩流体定常流动时，总流质量流量保持不变 不可压缩流体定常流动总流连续性方程 物理意义：总流体积流量保持不变；各过水断面平均流速与过水断面面积成反比。 复习 若沿程有流量流入或流出，总流的连续性方程仍然适用。 流量的汇入和流出 理想流体运动微分方程，欧拉运动微分方程，表明理想流体所受外力与加速度间的关系，可压缩和不可压缩流体都适用，欧拉平衡微分方程是特例 位变加速度：流体质点因位移引起的速度分量的变化率 时变加速度：流体质点速度分量随时间的变化率 理想流体运动微分方程的伯努利积分 质量力只有重力时 不可压缩无粘性流动伯努利方程。微元流束适用，又称不可压缩无粘性流体微元流束伯努利方程。流体静力学基本方程是特例 粘性流体运动微分方程：纳维—斯托克斯方程（N-S方程） 可推广到微元流束。 粘性流体运动的伯努利方程 复习　伯努利方程的能量意义和几何意义 课前复习 急变流：流线曲率半径很小、流线间夹角很大的流动 缓变流：流线曲率半径很大、流线间夹角很小近于平行直线的流动 伯努利方程的过流断面取在缓变流段中 过流断面上的压强分布符合重力场中流体静压强分布规律 ，同一过流断面的任一点的压强与位置关系： 图　急变流与缓变流 同一过流断面C值相同。即同一过流断面上测压管水头高度相同；不同过流断面测压管水头高度可不同 课前复习 动量校正系数和动能校正系数 用v表示的流量Qv和用u表示的流量Qu相等: 用v表示的流体动量Mv和用u表示的流体动量Mu不等: 用v表示的流体动能Qv和用u表示的流体动能Qu不等: * （据“流体质点经过流场中某一固定位置时，其运动要素是否随时间而变”这一条件分） * （据“流体质点经过流场中某一固定位置时，其运动要素是否随时间而