MechSlide0961.pdf

第六章 流体力学 §6.1 基本概念 1、连续介质的假设 流体所在的空间可看成由流体微团（宏观上 充分小、微观上充分大的流体分子团）连续 无间隙地充满着。 1 1、连续介质的假设 流体所在的空间可看成由流体微团（宏观上 充分小、微观上充分大的流体分子团）连续 无间隙地充满着。 描述流动宏观现象的物理量（密度、温度、所受力 等）在空间上是连续分布的，可用连续函数表示。 δm dm 如密度ρ(x, y, z, t) = lim = δτ→0 δτ dτ 2 2、描述流体运动的两种方法 (1) 拉格朗日方法： 观察每个流体质点空间位置随时间的变化，用质点 的轨迹ri(t)表示。 3 2、描述流体运动的两种方法 (1) 拉格朗日方法： 观察每个流体质点空间位置随时间的变化，用质点 的轨迹ri(t)表示。 例，绕物体的流动，流体质点的轨迹 4 2、描述流体运动的两种方法 (1) 拉格朗日方法： 观察每个流体质点空间位置随时间的变化，用质点 的轨迹ri(t)表示。 X 工业事故，有毒有害气体在大气中的弥散问题； X 空气、河流的污染源头； 5 2、描述流体运动的两种方法 (1) 拉格朗日方法： (2)欧拉方法： 观察空间各点上流体微团流速随时间的变化。 ? 流速场 ~v(x, y, z, t) 6 2、描述流体运动的两种方法 (1) 拉格朗日方法： (2)欧拉方法： 观察空间各点上流体微团流速随时间的变化。 ? 流速场 ~v(x, y, z, t) X 气象站监测风、温等 X 水文站的水位、流速的记录 6 (2)欧拉方法： 流线：在同一时刻，曲线上任一点的切线方向 与该点流体速度方向重合。 流管： 通过不是流线的闭合曲线的每一点作流线 所得到的曲面。 7 (2)欧拉方法： 流线：在同一时刻，曲线上任一点的切线方向 与该点流体速度方向重合。 流管： 通过不是流线的闭合曲线的每一点作流线 所得到的曲面。 流管内外流体不会穿过管壁。 7 3、定常流动：流速的空间分布不随时间变化 ~v = ~v(x, y, z) 这类流动，流线和轨迹相互重合。 非定常流动： 流场随时间改变。 ~v = ~v(x, y, z, t) 此时，流线不一定是轨迹线。 8 3、定常流动：流速的空间分布不随时间变化 ~v = ~v(x, y, z) 这类流动，流线和轨迹相互重合。 非定常流动： 流场随时间改变。 ~v = ~v(x, y, z, t) 此时，流线不一定是轨迹线。 描述流体运动的视频：swf6101～3 8 流场的几何图案与参照系有关。 比如，圆柱绕流 9 §6.2 流体静力学 一、流体所受的作用力 1、质量力：作用在每个流体微团上的力。 如重力、惯性力等。 2、面力：任取一界面?S，与之接触的流体 或固体对它的作用力. 10 应力 ~pn：单位面积上所受的面力 ?~p ~pn = lim ?S→0 ?S d~p = dS 正应力 pnn：如压强； 切应力 pnτ：如相邻流体层之间的摩擦力 11 二、静止流体的应力及其特性 1、静止流体不能承受切向