流体动力学理论基础第三章.pptVIP

? 三者中至少一个不等于0 当前第31页\共有85页\编于星期三\4点 落地流速方向和大小随时间变化 t0 t2 t1 u0 u1 u2 u2 u1 u0 孔口出口流速大小随时间变化 当前第32页\共有85页\编于星期三\4点 流场和运动参数 流场指充满运动流体的空间。 运动参数指表征流体运动特征的物理量。 当前第33页\共有85页\编于星期三\4点 二、一元流、二元流、三元流 凡流体中任一点的运动要素只与一个空间自变量有关，这种流体称为一元流(One-dimensional Flow)。 流场中任何点的运动要素和两个空间自变量有关，此种流体称为二元流(Two-dimensional Flow) 。 若流体中任一点的流速，与三个空间位置变量有关，这种流体称为三元流。 当前第34页\共有85页\编于星期三\4点 1、一元流 流体在一个方向流动最为显著，其余两个方向的流动可忽略不计，即液体的运动要素是一个空间坐标的函数。若考虑流道（管道或渠道）中实际液体运动要素的断面平均值，则运动要素只是曲线坐标s的函数，这种流动属于一元流动。 四、 一元流、二元流与三元流 当前第35页\共有85页\编于星期三\4点 2、二元流 ? 流体主要表现在两个方向的流动，而第三个方向的流动可忽略不计，即流动流体的运动要素是二个空间坐标（不限于直角坐标）函数。 如实际液体在圆截面（轴对称）管道中的流动。又如在x方向很长的滚水坝的溢流流动，其运动要素只与两个位置坐标(y,z) 有关，只需研究平行平面中任一个平面上的流动情况。 当前第36页\共有85页\编于星期三\4点 3、三元流（three-dimensional flow） ?? 流动流体的运动要素是三个空间坐标函数。 例如 水在断面形状与大小沿程变化的天然河道中流动、水对船的绕流等等 存在的问题之一 一元流分析法回避了水流内部结构和运动要素 的空间分布。 当前第37页\共有85页\编于星期三\4点 三、迹线与流线 拉格朗日法研究个别流体质点在不同时刻的运动情况，引出了迹线的概念； 欧拉法考察同一时刻流体质点在不同空间位置的运动情况引出了流线的概念。 1、迹线与流线的概念 迹线(path line) ：某一流体质点在 运动过程中，不同时刻所流经的空 间点连成的线称为迹线，即流体质 点运动时所走过的轨迹线。图示烟 火的轨迹。 当前第38页\共有85页\编于星期三\4点 流线(Stream Line)：是某一瞬时在流场 中绘出的一条曲线，在该曲线上所有各 点的速度向量都与该曲线相切。 当前第39页\共有85页\编于星期三\4点 用欧拉法描述流体运动时引入流线的概念。某一时刻过流场空间一定点画出一条空间曲线，这条曲线具有这样的性质：该时刻流线上各点的速度矢量都与这条流线相切，这条空间曲线称为该时刻过该定点的流线。流线表示瞬时流动方向。 当前第40页\共有85页\编于星期三\4点 1、流线------分析流动的重要概念 流线的定义 表示某一瞬时流体各点流动趋势的曲线，曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向重合。流线是与欧拉法相对应的概念,有了流线,流场的空间分布就得到了形象化的描绘 切线与速度方向一致的假想曲线 当前第41页\共有85页\编于星期三\4点 流线和迹线绘制方法 流线和迹线的绘制方法如图 当前第42页\共有85页\编于星期三\4点 绘制方法如下： 设在某时刻t1流场中有一点A1， 该点的流速向量为u1，在这个向 量上取与A1 相距为 的点A2； 在同一时刻，A2点的流速向量设为u2，在向量u2上取与A2点相距为 的点A3；若该时刻A3点的流速向量为u3，在向量u3上再取与A3相距为 的点A4，如此继续，可以得出一条折线A1A2A3A4……，若让所取各点距离 趋近于零，则折线变成一条曲线，这条曲线就是t1时刻通过空间点A1的一条流线. 当前第43页\共有85页\编于星期三\4点 流线和迹线绘制方法 迹线的绘制 过流场中点A0绘出该点在某一瞬时t1的流速矢量u1 ，在该矢量上取与A0点相邻的点A1,过A1绘出过 时段t2时刻的速度矢量v2，又在这一流速矢量上取与A1点相邻的B2点，再过A2点绘出t3时刻的矢量u3再找B3点，再绘出矢量再找点……依此类推，得到折线A0A1B2B3,当 趋于无穷小时，折线近视为一条光滑曲线，这条光滑曲线就是时刻t1从点A0出发的流体质点的迹线，如果绘制整个流场中所有质点的迹线，就可以清楚地描述整个流场的