第三章一维定常流的基本方程.pptxVIP

一维定常流的基本方程本章将深入探讨一维定常流的基本方程,帮助读者全面理解这一重要概念。我们将介绍各种基本方程的推导过程,并分析其物理意义。SN作者：冻捕簕

一维定常流的定义流动方向一维定常流指流体的流动方向只有一个，且在时间上保持不变。参数不变一维定常流中的流体性质和流动参数在时间上保持不变。空间变化一维定常流中的流体参数在空间上可以发生变化。

一维定常流的基本假设稳定性假设在一维定常流中,假设流动场随时间不变,流体性质也保持不变。这意味着流场的所有参数,如速度、压力、密度等在任一截面都保持恒定。无黏性假设一维定常流通常假设流体为理想流体,不考虑流体的黏性效应。这简化了问题的数学描述,使分析更加容易。流线流假设一维定常流假设流体沿管道或渠道的主流向流动,没有横向流动成分。这种假设在许多工程流动中是合理的。均匀流假设一维定常流还假设每个截面上的流动参数,如速度、压力等都是均匀分布的,没有大的梯度变化。

一维定常流的基本方程质量守恒方程用于描述流体在一维定常流中的质量守恒状态。该方程表示流体在任意流动截面上的质量通量恒定。动量守恒方程描述流体在一维定常流中的动量守恒关系。该方程反映了流体流动过程中压力、重力和摩擦力的平衡。能量守恒方程表示一维定常流中流体的能量守恒关系,包括流体的静压能、动能和势能等项。该方程是流体力学分析的基础。状态方程用于描述一维定常流中流体的物理状态,如密度、温度、压力等之间的关系。根据流体的性质选择合适的状态方程。

质量守恒方程质量守恒方程是一维定常流的基本方程之一。它表示流体在任意断面上的质量流率保持不变。这个方程确保了流体的质量不会在流经管道或渠道的过程中丢失或累积。它为进一步分析流体动量和能量平衡提供了基础。

动量守恒方程一维定常流中，动量守恒原理是流体在管道中的运动过程中必须满足的基本定律。动量守恒方程表示了流体在任意断面的动量与流体进出口断面的动量之间的关系。该方程体现了流体的惯性特性，是描述定常一维流动的重要组成部分。动量守恒方程可以通过应用牛顿第二定律得出。根据动量定理,在任意断面,流体的动量变化率等于作用在该断面上的外力。动量守恒方程可以用于计算流体沿管道的压力分布、流速分布以及流体间的相互作用。

能量守恒方程能量守恒方程描述了一维定常流中总能量的状态。它包括流体的动能、势能和内能。根据热力学第一定律,系统总能量变化等于功和热量交换的总和。该方程适用于任意断面,可描述流体的能量变化情况。

状态方程1流体状态表示流体的状态可由密度、压力和温度三个参数完全描述。状态方程是用于表示这三个参数之间关系的方程。2应用广泛状态方程广泛应用于流体力学、热力学等领域,是分析和计算流体流动的基础。3常见形式常见形式有理想气体状态方程、VanderWaals状态方程等,涵盖了不同状态下流体的特性。

边界条件流入与流出边界条件一维定常流动系统的边界条件包括流入边界和流出边界。流入边界需指定流量、压力或温度等参数,而流出边界通常假设为自由流出。这些边界条件对整个流场的解非常关键。不同几何构型的边界条件一维定常流的边界条件因流动区域的几何构型而有所不同,如管道、开敞渠道、喷管等。针对不同情况需设置相应的边界条件约束。合理选择边界条件是求解一维定常流的前提。上下游边界条件对于一维定常流,上游边界条件一般给定流量、压力、温度等参数,下游边界条件通常假设为自由流出。上下游边界条件的正确设置对于准确描述整个一维流场至关重要。

流体性质粘度流体的粘度决定了其流动的难易程度。粘度越高,流动会更加困难。精确测量流体粘度是一维定常流分析的关键。密度流体的密度决定了其惯性特性。密度越高,流体在受到外力作用时会表现出更大的惯性。密度是一维定常流计算中的重要参数。可压缩性大多数流体都具有一定的可压缩性。可压缩性会影响流体在管道或渠道中的压力分布。可压缩性是一维定常流分析的关键因素之一。

流体流动的分类流型分类流体流动可根据流线是否平行而分为层流和湍流两种基本类型。速度分类流体流动还可以根据流速大小分为亚音速流、临界流和超音速流等。温度分类根据流体温度的变化可分为定温流动和非定温流动。

无量纲参数1物理量无量纲化通过将物理量除以一个恰当的参考值,可以将其无量纲化,从而消除尺度差异,使参数具有普适性。2主要无量纲参数常见的无量纲参数包括雷诺数、马赫数、弗劳德数等,用于描述流动特性和传输过程。3理论分析意义无量纲参数有助于简化方程,突出影响因素,并进行实验数据的对比和推广。4工程应用价值无量纲参数可以指导工程设计,帮助预测和分析复杂的流动和传热过程。

一维定常流的分类亚临界流流速小于音速,流动受管壁和下游条件的影响。通常用于管道及开放渠道流动。临界流流速等于音速,流动处于动态平衡状态,不受下游条件影响。常见于喷管及扩散器中。超临界流流速