(3.3.1)--第三讲 第三节 流体动力学的基本概念.pdf

流体力学

流体动力学的

基本概念

迹线和流线

流体质点在流场中运动时，由一点到另一点所

迹线描绘出的轨迹称为迹线。

属拉格朗日法的研究内容。

南柯子·柳陌通云径

【作者】严仁【朝代】宋

柳陌通云径，琼梳启翠楼。

桃花纸薄渍水油。

记得年时诗句、为君留。

晓绿千层出，春红一半休。

门前溪水泛花流。

流到西州犹是、故家愁。

迹线和流线

流线是流场中某一瞬时的光滑曲线，该曲线上

流线的流体质点的运动方向均和该曲线相切，是众多相

邻近的流体质点运动方向的组合。

属于欧拉法的研究内容。

流线的性质（驻点、奇点除外）

在定常流动中，流线不随时间改变其位置和形状，流线

和迹线重合。在非定常流动中，由于各空间点上速度随时间变

化，流线的形状和位置是在不停地变化的。

流线不能彼此相交或折转，只能平滑过渡。

流线密集的地方流体流动的速度大，流线稀疏的地方流

动速度小。

迹线和流线的区别

迹线是同一流体质点在不同时刻的位移曲线，

与拉格朗日观点对应。

流线是同一时刻、不同流体质点速度向量的包

络线，与欧拉观点对应。

流管在流场中作一不是流线的封闭周线C，过该周线上

的所有流线组成的管状表面。

流体不能穿过流管，流管就像真正的管子一样将其

内外的流体分开。

定常流动中，流管的形状和位置不随时间发生变化。

流束充满流管的一束流体。

微元

流束截面积无穷小的流束。

截面积有限大的流束。如河流、水渠、水管中的

总流

水流及风管中的气流都是总流。

缓变流、急变流

流束内流线的夹角很小、流线的曲率半径很大，近乎

平行直线的流动称为缓变流。否则即为急变流。

流体在直管道内的流动为缓变流，在管道截面积变化

剧烈、流动方向发生改变的地方，如突扩管、突缩管、弯管、

阀门等处的流动为急变流。

有效截面、流量、平均流速

有效截面在流束或者总流中，

与所有流线都垂直的截面。

流量单位时间内流过有效截面积的流体的量。

3q=v⋅dA=vcos(v,n)dA=vdA

体积流量（m/s）v∫∫∫∫∫∫n

AAA

q=ρv⋅dA=ρvcosv,ndA=ρvdA

质量流量（kg/s）m∫∫∫∫()∫∫n

AAA

qv

平均流速体积流量与有效截面积之比值。va

A

湿周、水力半径、当量直径

湿周

在总流的有效截面上，流体与固体壁面的接触

长度。用x表示。

水力半径

A

总流的有效截面积A和湿周x之比。R=

x

当量直径