第三章流体动力学基础介绍.ppt

【特例5】等径直管 ?1＝0， ?2＝900， A1＝ A2＝A， v1＝ v2＝ v 一般式： 等径直管中流体对管道的作用力实质上就是作用在管壁上的摩擦力，将FRx除以管壁的摩擦面积2?Rl，即可得管壁上的切应力为 如果对1，2断面列伯努利方程，可得： 【特例6】突然扩大管 ?1＝0， ?2＝900，则 流体对突然扩大管上的作用力为作用在台肩圆环断面上，略去流体与壁面的摩擦力，则 由上两式子可得 列1，2断面的伯努利方程 hf为 —— 包达定理 2.自由射流的冲击力 自由射流的概念 按动量方程得曲面作用在流体上的力为： 于是射流对曲面的冲击力为： 【特例1】?＝900 【特例2】?＝1800 例：水射流直径d＝4cm，速度v=20m/s，平板法线与射流方向的夹角?＝300 （1）平板不动时，求作用在平板法线方向的作用力F及分流流量。 （2）平板沿法线方向运动速度u＝8m/s时，求作用在平板法线方向的作用力F。 例：有一圆柱滑阀，进出口流速分别为v1和v2，阀腔内平均流速v ，出口断面上的压强可忽略，不计阻力，求液流对阀芯的轴向作用力。 轴向稳态力Fs方向总是使阀口趋于关闭，大小为 由伯努利方程，阀口的流速v为 阀口开度为x，流量为 §3-8 动量矩方程式 定转速叶轮机中，取叶轮出、入口的圆柱面与叶轮侧壁之间的流动区域为控制体 叶轮机中角速度为 叶轮机中功率为 或 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 特例 特例1 定常流动 则 特例2 不可压缩流动 ?为常数 则 流管流动的连续性方程的应用： 恒定流动时： 对于不可压缩流体，则 连续性方程的积分形式： 由奥－高公式 根据控制体与时间的无关性 直角坐标系下连续性方程的微分形式 即 想一想：恒定、不可压情况下，连续性方程的微分形式。 二、连续性方程的微分形式 §3-4流体微团的运动分析 一、流体与刚体比较 刚体的运动是由平移和绕某瞬时轴的转动两部分组成。 流体质点的运动，一般除了平移、转动外，还要发生变形（角变形和线变形）。 二、流体微元的速度分解 A(x,y,z)点速度为vx, vy, vz，则C点的速度为： 三、有旋流和无旋流 根据流体微团是否绕自身轴旋转，可分为有旋流和无旋流。 1.定义：有旋流（vortex）：亦称“涡流”。流体质点（微团）在运动中不仅发生平动（或形变），而且绕着自身的瞬时轴线作旋转运动。如旋风即为空气的涡流。当流体速度变化较大，由于流体粘滞阻力、压强不均匀等因素的影响，就容易形成涡流。 无旋流（potential flow）亦称“势流”、“有势流”。流体在运动中，它的微小单元只有平动或变形，但不发生旋转运动，即流体质点不绕其自身任意轴转动。 注意：无旋流和有旋流决定于流体质点本身是否旋转，而与运动轨迹无关。 ? 2.有旋流和无旋流的特性 ?（1）若wx=wy=wz=0，即 ???????????? ??????????? 则流动为无旋流，否则，为有旋流。 有旋流（涡流）——wx、wy、wz中任一个或全部不等于零的流体运动，绕自身轴有旋转的运动。（与通常的旋转不同）流场内流体质点具有绕质点自身任意轴的角速度。 （2）有旋流的特征是存在角速度。角速度是一个矢量，所以可如同用流线描述流动一样，可用涡线描述流动的旋转变化。? 涡线——在同一瞬时线上各质点的转速矢量都与该曲线相切。??? 无旋流一般存在于无粘性理想流体中。 ? 有旋流一般存在于有粘性实际流体中。 例题 已知流体流动的流速场为