海南大学《大学物理》课件-第3章 (1).pdfVIP

大学物理 主讲教师：周诗文 流体力学基本概念 大学物理 COLLEGE PHYSICS 本 节 要 点 1.理解流体力学基本概念（包含流迹、流 线、流管）； 2.定常流动、理想流体的理解。 大学物理 COLLEGE PHYSICS 1. 流迹 流体流动时某质元在空间所描绘 的曲线称为它的流迹(flow mark)。 它是同一流体质元运动规律的几何表示。 与质点力学中质点的轨 迹的含义是相同的，因此 流迹上各点沿时间增加方 向的切线表示该质元各时 刻运动的方向。 v v( x, y, z, t ) 大学物理 COLLEGE PHYSICS 2. 流线 流线(stream line)是某一时刻在流场中画出的一 条空间曲线，在该时刻，曲线上的所有质点的速度 矢量均与这条曲线相切。 在运动液体的整个空间，可绘出一系列的流线，称为 流线簇. 流体流过不同形状障碍物的流线 大学物理 COLLEGE PHYSICS 流线的几点性质 （1 ）流线簇的疏密程度反映了该时刻流场中各点速 度的变化。 （2 ）对于恒定流，流线的形状和位置不随时间而变化。 （3 ）恒定流时，流线和迹线重合。 （4 ）流线不能相交，不能折转，只能是一条光滑曲线。 大学物理 COLLEGE PHYSICS 3. 流管 在流体内作一微小的闭合曲线 ，通过其上各点的 流线围成的细管叫做流管。 由于流线不会相交 ，因此流管内、外的流体都不会穿越 管壁 ，由此可寻求流速的空间分布及其随时间的演化规律。 由于流线不能相交，所以 在各个时刻，液体质点只能在 流管内部或沿流管表面流动， 而不能穿越流管。因此，流管 仿佛就是一要实际的水管 ，其 周界可以视为像固壁一样。 大学物理 COLLEGE PHYSICS 4.定常流动 在特殊情况下，尽管各空间点 的流速不一定相同，但任意空间点 的流速不随时间而改变 ，这种流动 称为定常流动，可以表示为 v v( x, y, z) 定常流动时的流线和流管均保持固定的形状和位置， 这时，流管像是固定的“管子”而流体在这些由流线所 围成的管道中运动。 定常流动也称稳定流场 ，即流场不随时间变化（局 部变化为零），流场只是空间坐标的函数. 大学物理 COLLEGE PHYSICS 5.理想流体（ideal fluid ） 不可压缩的没有黏滞性的流体称理想流体 （1 ）不容易被压缩的液体，在不太精确的研究中可以 认为是理想流体。研究气体时，如果气体的密度没有明 显变化，也可以认为是理想流体。 （2 ）理想流体没有粘滞性，流体在流动中机械 能不会转化为内能。 总结 1.流迹：同一流体质点运动规律的几何表示，它给出同一质点在不同时 刻的速度方向； 2.流迹：同一流体质点运动规律的几何表示，它给出同一质点在不同时 刻的速度方向； 3.流管：在流体内作一微小的闭合曲线，通过其上各点的流线围成的细管。 4. 定常流动 ：流体内各空间的流速通常随时间而变化。在特殊情况下， 尽管各空间点的流速不一定相同，但任意空间点的流速不随时间而改变。 5.理想流体 ：不可压缩的没有黏滞性的流体。 大学物理 COLLEGE PHYSICS 大学物理 主讲教师：周诗文 连续性方程 大学物理 COLLEGE PHYSICS 本 节 要 点 1.掌握连续性方程 大学物理 COLLEGE PHYSICS 连续性原理在物理实质上是流体力学中关 于质量守恒的定律。 ☆ 单位时间内通过某一横截面的流体体积定义为 体积流量Q. Q lim V t  dV dt vS t  0