流体力学泵与风机第3章.pptxVIP

第三章 一元流体动力学基础§3.1 描述流体运动的两种方法§3.2 恒定流动和非恒定流动§3.3 流线与迹线§3.4 一元流动模型--流管 流束 流量§3.5连续性方程§3.6 恒定元流能量方程§3.7 过流断面的压强分布§3.8恒定总流能量方程式§3.9 能量方程的应用§3.10总水头线和测压管水头线§3.11恒定气流能量方程式§3.12总压线和全压线§3.13恒定流动量方程§3.1 描述流体运动的两种方法一、拉格朗日法1.方法概要 着眼于流体各质点的运动情况，研究各质点的运动历程，通过综合所有被研究流体质点的运动情况来获得整个流体运动的规律。2. 研究对象： 流体质点3.运动描述a、b、c、t 称为拉格朗日变数流体质点坐标： 流体质点速度： 二、欧拉法1.方法概要流场：充满运动流体的空间。 着眼于流场中各空间点时的运动情况，通过综合流场中所有被研究空间点上流体质点的运动变化规律，来获得整个流场的运动特性。2. 研究对象 流场(固定空间点)3.运动描述x、y、z、t 称为欧拉变数流速场： §3.2 恒定流动和非恒定流动一、恒定流动(定常流动)流动参量不随时间变化的流动。特点：流场内的速度、压强、密度等参量只是坐标的函数，而与时间无关。§3.2 恒定流动和非恒定流动二、非恒定流动(非定常流动)流动参量随时间变化的流动。特点：流场内的速度、压强、密度等参量不仅是坐标的函数，而且与时间有关。u66uuu2u53153u2441流线§3.3 流线与迹线一、迹线1. 定义流体质点的运动轨迹。是拉格朗日方法研究的内容。二、流线1. 定义 在同一瞬时，线上任意点的切线方向与该点的速度方向一致的假想曲线 。适于欧拉方法。u66uuu2u53153u2441流线 流线充满整个流场，流线越密处流速越大，流线越稀疏处流速越小。2. 流线微分方程v1s1v2交点v1s2v2折点s3. 流线的性质（1）流线彼此不能相交。（2）流线是一条光滑的曲线， 不可能出现折点。（3）恒定流动时流线形状不变， 非恒定流动时流线形状发生变化。4. 恒定流中流线与迹线重合，非恒定流中流线与迹线不重合浙大动画1浙大动画2§3.4 一元流动模型？问题：速度场元流的描述 一元问题一、流管 流束流管：在流场内任意作一封闭曲线（不是流线），通过封闭曲线 上所有各点作流线，所形成的一个封闭的管状曲面称为流管。流束：流管内部的流体称为流束。微元流管：封闭曲线无限小时所形成的流管元流：微元流管内的流体称为元流，极限即为流线总流：整个流动可看成无数元流组成的，称为总流如何简化为一元问题？二、过流断面 流量 平均流速 1.过流断面处处与流线相垂直的流束的截面2.流量单位时间内流经某一过流断面的流体量3.平均流速流经过流断面的体积流量除以过流断面面积而得到的商简化为一元问题！§3.5 连续性方程问题：v(s)沿流向如何变化（规律）？过流断面：A1， A2， A3，…… 对应平均流速：v1， v2， v3，…… 恒定流动质量守恒定律不可压缩流体Q2Q1Q1Q3Q3Q2同理：任一元流断面：dA1，d A2， …… 对应流速：u1， u2， …… 不可压缩流体注：1、对于不可压管流 , 流速与断面积是反比关系，截面 小流速大,截面大流速小 2、Q，v，A 知其二，由连续性方程可求其三分流时：合流时：1d22d121例3-1 管道中水的质量流量为Qm=300kg/s, 若d1=300mm, d2=200mm, 求流量和过流断面 1-1, 2-2 的平均流速解:123Q0abcdQQQQ123例3-2 断面为（50×50）cm2的送风管，通过a,b,c,d四个（40×40）cm2的送风口向室内输送空气（如图）。送风口气流平均速度均为5m/s，求通过送风管1-1，2-2，3-3各断面的流速和流量。解：每一送风口流量根据连续性方程得各断面流速：v1d1d2v2 例3-3 如图气流压缩机用直径d1=76.2mm的管子吸入密度ρ1=4kg/m3的氨气，经压缩后，由直径d2=38.1mm的管子以v2=10m/s的速度流出 ，此时密度增至ρ2=20kg/m3 。求（1）质量流量；（2）流入流速。解：（1）质量流量为（2）根据连续性方程得作业：3-4，711/u1dtp12dA12/u2dtz1dA2p2z200§3.6 恒定元流能量方程问题：如何求v的大小？一、理想流体恒定元流的能量方程 对象：元流内1，2断面间流体， dt时间后至1/ 2/。原理：能量守恒压力做功：动能增加：位能增加：压力做功等于机械能增加：总水头线bbc静水头线cH12aa理想流体恒定元流的能量方程或称伯努利方程 即：马格努斯效应动画翼型动画位置水头压强水头速度水