[第三专题岩土工程勘察.ppt

Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 引言 一般情况下，流体流动的控制方程组（欧拉方程组）是一组三个空间变量和一个时间变量的高度非线性方程； 除了少数几个特例外，一般化的控制方程组没有解析解，而只能借助于流场数值计算，称为计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD） 本章引入四个主要假设，对流动模型和流动的控制方程组进行简化，从而求解流动控制方程组，使之能应用于解决工程问题。 定常假设 一维流假设 无彻体力 理想气体模型 气体动力学 通常采用的 简化条件 将大多数气体的流动当成理想气体处理不会引起太大 的误差。理想气体模型有简单的解析表达式，能反映真实气体流动的一般特征。 流场中任何一点的所有流动参数均不随时间发生变化 流道横截面积不沿流动方向变化或变化很缓慢； 流道曲率很小，或流道曲率半径比流道半径足够大。 气体彻体力（重力）的影响通常不重要 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 流动定常假设 大多数真实流动一般都伴随有湍流和旋涡，所以流动本质上是非定常的，只有当流体的质点沿着流线运动（迹线与流线重合）时才可能存在定常流。 对非定常程度不大或可以忽略非定常影响的流动有其合理性。 流动定常假设是对控制方程组而言的，忽略方程中的所有时间偏导数项。 引言 一维流动假设 一维流动假设的两个含义 流道的横截面积不沿流动方向变化或变化很缓慢； 流道的曲率很小，或者流道的曲率半径与流道本身的半径相比足够的大。 根据一维流假设，流动参数的变化只发生在流动方向上，而在其它方向上的变化小得可以忽略不计； 因此在流道的每一个横截面上，所有流动参数都是均匀的，且在该截面上为一常数； Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3.1 连续方程 3.1 连续方程 一维定常流动是第二章所述一般流动的特殊情况，其控制方程组可直接从一般形式的控制方程组中推导出来。 根据定义，一维定常流动包含了截面积的变化，因此必须从积分形式的控制方程组出发进行推导。 在一维定常流动中，取一段流管（管流时取一段管道）作为控制体，如图3-1所示。控制面A由进口截面A1、出口截面A2和侧表面A3三部分所组成 图3-1一维定常流的流管 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 定常→第一项为零 展开 各截面上流动参数均匀 由此得一维定常流动的连续方程 3.1 连续方程 面积 垂直于 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. ① 牛顿第二定律 ② 3.2 动量方程 积分形式 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 例：水在水平放置的U 型管内流动如图所示，U 型管的截面积为A 。进、出口的压强均为P，流速为V 。不计粘性摩擦，求水对管子的作用力。 解：取U 型管的侧壁和进、出口截面为控制体。作用在控制体上流体的力沿y方向的力抵消；沿 x方向的力有 ，假设向右为正；作用在进、出口截面上的力为 pA，方向指向作用面。沿x方向的动量方程为 v v 作用力的方向沿x方向。 因此，水对管子的作用力为 即 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 设有水在弯曲成900的收敛形