工程流體力學(xué)第四版第三章課件

1、靜止液體作用在曲面上的總壓力的水平分力等于作用在這一曲面的垂直投影面上的總壓力。作用線的位置位于自由液面下2/3H處,垂直分力,為壓力體, 是曲面與自由液面間的柱體體積,§7 靜止液體對(duì)曲面的作用力 Forces on Curved Surfaces,作用線通過(guò)壓力體的幾何中心,總壓力的大小與方向,總壓力的作用線與作用點(diǎn),總壓力的作用線通過(guò)Fx與Fy

2、作用線的交點(diǎn), 且與垂直方向成 角?？倝毫ψ饔镁€與曲面的交點(diǎn)即為作用點(diǎn),例 當(dāng)左邊流體分別為氣體（Pe=35kPa，裝置密封）和水(自由液面上壓強(qiáng)為大氣壓)時(shí), 作用在單位長(zhǎng)度圓柱體上的水平分力和垂直分力。,a,b,c,e,d,答案：1. Fx=130.5kN, Fz=35kN 2. Fx=68.1kN,Fz=100.5kN,,§1 歐拉法與拉格朗日法 (Eulerian Approach a

3、nd Lagrangian Approach),拉格朗日法: 研究各流體質(zhì)點(diǎn)的位置、速度等物理量隨時(shí)間變化的規(guī)律,歐拉法: 研究空間上各點(diǎn)流體物理量隨時(shí)間的變化規(guī)律,,第四章 流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)Chapter 4 Basics of Fluid Kinematics and Dynamics,定常與非定常流動(dòng),流場(chǎng)中流體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間而變化的流動(dòng), 稱為定常流動(dòng). 反之,則

4、為非定常流動(dòng),按流動(dòng)參數(shù)是幾個(gè)坐標(biāo)變量數(shù)的函數(shù), 流動(dòng)又可分為一元流動(dòng)、 二元流動(dòng)和三元流動(dòng),,§2流動(dòng)的分類(Types of Flow),§3 跡線與流線( Pathline and Streamline),流體微團(tuán)在空間的運(yùn)動(dòng)軌跡稱為跡線,流線是某一瞬間在流場(chǎng)中所作的一條曲線, 在這條曲線上各流體質(zhì)點(diǎn)的速度方向都與該曲線相切.,繞流翼型流動(dòng)的流線,流線的基本特性,定常流動(dòng), 流線與跡線相重合; 非定常流動(dòng)時(shí)

5、,流線與跡線不相重合.某空間點(diǎn)在給定瞬間只能有一條流線, 一般情況下流線不能相交.只有速度為零(駐點(diǎn))或無(wú)窮大的點(diǎn)(奇點(diǎn)),流線可以相交.流線不能折轉(zhuǎn), 是一條光滑的連續(xù)曲線.流線密集的地方, 流速較大; 稀疏的地方, 流速較小.,流線微分方程,例 已知流場(chǎng),求 t=0時(shí)，通過(guò)x=1, y=1的流線,流管 在流場(chǎng)內(nèi)任意作一不是流線的封閉曲線, 通過(guò)封閉曲線上各點(diǎn)作流線, 這些流線組成一個(gè)管狀表面, 稱之為流管.,

6、§4 流管 流量與水力半徑(Streamtube, Flow rate and Hydraulic radius),流束 過(guò)流管橫截面上各點(diǎn)作流線, 得到充滿流管的一束流線, 稱為流束. 有效截面面積為無(wú)限小的流束和流管, 稱為微元流束和微元流管. 無(wú)數(shù)微元流束的總和稱為總流.,有效截面 截面上流線處處與該截面相垂直.,緩變流與急變流,流束內(nèi)流線間夾角很小、曲率半徑很大近乎平行直線的流動(dòng)稱為緩變流

7、; 反之則為急變流,流體與固體邊界接觸的長(zhǎng)度稱為濕周. 總流的有效截面面積與濕周之比稱為水力半徑.,流量: 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一截面的流體體積稱為體積流量qv. 其單位為m3/s, m3/h等.單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)截面的流體質(zhì)量稱為質(zhì)量流量. 其單位為kg/s, t/h等.,平均流速:在體積流量相同情況下, 假定在有效截面上各點(diǎn)都以相同的流速流過(guò)時(shí)的流速稱為平均流速.,系統(tǒng) 一定量的物質(zhì),是確定的物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的集合 控制體

8、 某一確定的空間區(qū)域,§5 系統(tǒng) 控制體 輸運(yùn)公式(System, Control Volume and Transport Theorem),輸運(yùn)公式,B: 物理量，如質(zhì)量、能量等b：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體所具有的物理量,定常流動(dòng),0,流體系統(tǒng)某物理量的時(shí)間變化率等于控制體內(nèi)該物理量的時(shí)間變化率加上單位時(shí)間通過(guò)控制體表面該物理量的通量,§5 連續(xù)性方程(Continuity Equation),精品