一元流体动力学基础改.pptx

会计学; 流体从静止到运动，质点获得流速，由于粘滞力的作用，改变了压强的静力特性。任一点的压强，不仅与该点所在的空间位置有关，也与方向有关。这就与流体静压强有所区别。但粘滞力对压强随方向变化的影响很小，在工程上可以忽略不计。而且，理论推导还可证明，任何一点在三个正交方向的压强的平均值是一个常数，不随这三个正交方向的选取而变化(见第七章)。这个平均值就作为该点的动压强值。以后，流体流动时的动压强和流体静压强，一般在概念和命名上不予区别，一律称为压强。;本章重点内容;第一节 描述流体运动的两种方法;一.拉格朗日(Lagrange)法 把流场中流体看作是无数连续的质点所组成的质点系，如果能对每一质点的运动进行描述，那末整个流动就被完全确定了。 将流体质点在某一时间t0时的坐标(a、b、c)作为该质点的标志，则不同的(a、b、c)就表示流动空间的不同质点。流场中的全部质点，都包含在(a、b、c)变数中。 设(x、y、z) 表示时间t时质点 (a、b、c)的坐标 ，则下列函数形 式：;就表示全部质点随时间t的位置变动。如果上述表达式能够写出，那末，流体流动就完全被确定了。这种通过描述每一质点的运动以达到了解流体运动的方法，称为拉格朗日法。表达式中的自变量(a、b、c、t)，称为拉格朗日变量。 全部质点的速度： ;式中，ux、uy、uz为质点流速在x、y、z方向的分量。 拉格朗日法的基本特点是追踪流体质点的运动，它的优点就是可以直接运用理论力学 中早已建立的质点或质点系动力学来进行分析。但是这样的描述方法过于复杂，实际上难 于实现。而绝大多数的工程问题并不要求追踪质点的来龙去脉，只是着眼于流场的各固定 点．固定断面或固定空间的流动。工程上也就是只要知道一定地点，一定断面，或一定区间的流动状况。不需要了解某一质点，某一流体集团的全部流动过程（欧拉法的思想）。 ;二. 欧拉(Euler)法; 通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。式中变量x、y、z 、t 称为欧拉变量。 对比拉格朗日法和欧拉法的不同变量，就可以看出两者的区别：前者是以a、b、c为变量，是以一定质点为对象；后者是以x、y、z 为变量，是以固定空间点为对象。只要对流动的描述是以固定空间，固定断面，或固定点为对象，应采用欧拉法，而不是拉格朗日法。 本书以下对流动的描述均采用欧拉法。;第二节 恒定流与非恒定流;非恒定流动：流速、压强（包括粘性力和惯性力）等物理量的空间分布与时间有关的流动称为非恒定流动。 ; 在恒定流动中，欧拉变量不出现时间t 这样，要描述恒定流动，只需了解流速在空间的分布即可，这比非恒定流还要考虑流速随时间变化简单得多。 我们以后的研究，主要是针对恒定流动。水击现象须用非恒定流计算。;第三节 流线与迹线;;15;2.性质： 1) 流线一般不能相交，除非该点的流速大小为零（或理想流体中流速为无穷大的点）； 2) 任一条流线应当是不发生转折的光滑曲线，除非转折处的流速大小为零（或无穷大）； 3) 起点在不可穿透的光滑固体边界上的流线将与该边界位置重合，因为在不可穿透的固体边界上沿边界法向的流速分量为零； 4）流线密集处流速较大，流线稀疏处流速较小。 ;3.流线微分方程： 或;第四节 一元流动模型;流束：流管以内的流体。 过流断面：垂直于流束的断面。 元流：过流断面无限小时的流束。 元流的性质：1）外部流体不能流入，内部流体也不能流出。2）过流断面上流速和压强可认为均匀分布，任一点的流速和压强代表了全部断面的相应值。全部元流问题就能简化为断面流速u随坐标s而变，u是s的函数，即 总流：流场具有长形流动的几何形态，整个流动可以看作无数元流相加，这样的流动总体就构成总流。 ;总流过流断面： 处处垂直于总流中全部流线的断面。断面上的流速一般不相等 。; 流量是一个重要的物理量,具有普遍的实际意义。管道设计问题是流体输送问题，也是流量问题。从计算流量的要求出发，来定义断面平均流速： 2. 平均速度 ;① 理解拉氏法和欧拉法的内涵 ② 理解流线与迹线的定义，元流与总流含义 ③ 理解流速（平均流速）与流量的概念;第五节 恒定总流连续性方程;对过流断面积积分，得; 对于不可压流体，即 ， 则有 或 ， ;有;第六节 恒定元流能量方程;;29; ;;;元流能量