- 1、本文档共88页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
- 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
- 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。
- 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
- 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多
第章流体流动微分方程; 流体流动微分方程是一组微分方程,包括连续性方程和运动方程。
连续性方程是流动流体质量守恒的数学描述。与第4章中基于控制体建立的质量守恒方积方程相对应,连续性方程是基于流场中的点(微元体)所建立的质量守恒微分方程。
运动方程则是流动流体动量守恒的数学描述。与第4章中基于控制体建立的动量守恒方程相对应,运动方程是基于流场中的点(微元体)所建立的动量守恒微分方程,又称为运动微分方程。通过第5章中对典型以为流动问题的分析,已经了解了将动量守恒定理应用于流场微元体从而建立运动微分方程的基本方法和过程。本章将把这一基本方法推广应用于三维情况,建立一般条件下的流体运动微分方程。
就其目的而言,积分方程反映流动过程中流体总质量、总动量和总能量的变化,而本章要建立的流动微分方程,目的在于流场分布的详细信息,以揭示宏观流动现象的内在规律。;第六章 流体流动微分方程;6.1.1 直角坐标系中的连续性方程; 为了获得(6-1)的数学表达式—连续性方程,不妨对图6-1所示的微元体进行分析。该微元体取自流场中的任意点A,微元体在x、y、z方向的边长分别为dx、dy、dz,其六个面两两相互平行且分别垂直于x、y、z。流体在A点的密度为ρ,速度为ν,其x、y、z方向的分量分别为 。一般而言,速度ν和密度ρ均为坐标x、y、z和时间t的函数。; 已知,流体穿越某一表面时的质量流量等于质量通量与表面积的乘积,而质量通量则为流体密度与流体在该表面上的法向速度的乘积,因此考察微元体上的输入与输出,首先要确定微元面上的法向速度。如图6-1所示,对于在流场中任意点A所取的微元体,因为与A点相邻的三个微元面上的流体或流动参数反映的是A点的参数,所以在这三个微元面上,流体密度均为ρ(A点密度),且每一个面上流体的三个速度分量都为 (A点速度)。其中,对于dydx微元面,因其与x轴垂直,该微元面上的三个速度分量中, 是法向速度,其产生的法向通量为 ,而另为两个速度分量 则平行于dydz平面,与质量输出输入无关(故图中dydz微元面上的质量通量 )。;同理,在垂直于y、z方向的微元面dxdz和dxdy上,法向速度分别为 ,质量通量分别为 ,如图6-1所示。按速度与坐标方向一致为正的约定, 、 都是输入通量。于是将这三个通量分别乘以相应的面积dydz、dxdz、dxdy后相加,可得输入微元体的质量流量为;为了找到这种关系,斯托克斯(Stokes)提出了三种假设。
为了找到这种关系,斯托克斯(Stokes)提出了三种假设。
流体正应力与线变形率相关这一性质,与虎克定律中固体正应力与其线应变相关是类似的。
也正是这一特点,对于不可压缩流体,无论是为稳态流动还是非稳态流动,其连续性方程都是一样的。
动量通量表示单位时间、单位面积输入输出的动量,单位为 。
但与固体应力不一样的是,流体的应力不是与应变的大小而是与应变的速率(即单位间内的应变)直接相关的。
在工程实际中,有时采用柱坐标和球坐标描述问题比采用直角坐标更为方便,比如,对于常见的圆管内的流动,最适用的显然是柱坐标系统。
,则相应有 。
4流体流动微分方程的应用
对于湍流流动,一般认为非稳态的N-S方程对湍流的瞬时运动仍然是适用的,但湍流的瞬时运动具有高度的随机性,要追踪这种随机运动是十分困难的。
将上述条件代入柱坐标系的连续性方程(6-8)和运动微分方程(6-33)可得
同理,分别考察y方向和z方向的动量在微元体表面上的输出与输入可得
在此处主要指微元体表面上受到应力。
将上述条件代入柱坐标系的连续性方程(6-8)和运动微分方程(6-33)可得
本构方程用于流体应力的分析与计算
比如,对于附加粘性正应力
由此并根据上述关于应力下标和方向的规定,不难标出微元体个表面上x和z方向的正应力和切应力,如图6-4所示。
根据速度分布及柱坐标下的牛顿本构方程(6-34)得切应力分布为
(1) 柱坐标系中的N-S方程和牛顿流体本构方程;或以矢量简洁表示为;其中, 是速度矢量 ν的散度; 是密度ρ随体导数,按第2章中随体导数的定义有;由于间隙较小,且流体黏度较高,故可将流动视为沿切向的一维层流流动。
对于以r为径向坐标、θ为周向坐标、z为轴向坐标的柱坐标体系见图6-2(a),其连续性方程为
运动方程是基于流场中的
您可能关注的文档
- 臭氧基础知识-日常分析方法-臭氧污染案例分析以及臭氧管控经验.pptx
- 第三章SQL习题PPT课件.pptx
- 第一章-同位素的基本概念和理论p.ppt
- 电力系统自动低频减载整理.docx
- 工作失误的情况说明.docx
- 共享电单车项目开发合作协议.docx
- 构音障碍的评估与治疗.pptx
- 教师个人述职PPT.pptx
- 结构体联合体(共40张PPT).pptx
- 卡通可爱鹅卵石教育教学PPT模板.pptx
- 10《那一年,面包飘香》教案.docx
- 13 花钟 教学设计-2023-2024学年三年级下册语文统编版.docx
- 2024-2025学年中职学校心理健康教育与霸凌预防的设计.docx
- 2024-2025学年中职生反思与行动的反霸凌教学设计.docx
- 2023-2024学年人教版小学数学一年级上册5.docx
- 4.1.1 线段、射线、直线 教学设计 2024-2025学年北师大版七年级数学上册.docx
- 川教版(2024)三年级上册 2.2在线导航选路线 教案.docx
- Unit 8 Dolls (教学设计)-2024-2025学年译林版(三起)英语四年级上册.docx
- 高一上学期体育与健康人教版 “贪吃蛇”耐久跑 教案.docx
- 第1课时 亿以内数的认识(教学设计)-2024-2025学年四年级上册数学人教版.docx
文档评论(0)