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描述流体运动的两种方法
流体运动学的基本概念
连续性方程
伯努利方程
汇报人姓名
流体动力学主要研究流体处于运动状态时的力学规律,以及这些规律在实际工程中的应用。
描述流体运动就是表达流动参数在空间不同位置上随时间连续变化的规律。
01
流动参数:表征流体运动的主要物理量统称为流体的流动参数。包括:流动速度V、压力P 、位移(x,y,z)、密度、动量、动能等。
02
描述流体运动是从着眼于研究流体质点的运动,还是着眼于研究流场空间点上流动参数的变化出发,可分为:拉格朗日(Lagrange)法和欧拉(Euler)法。
03
描述流体运动的两种方法
一 拉格朗日法与质点系
跟踪流体质点的运动全过程并描述运动过程中各质点、各物理量随时间变化的规律的方法称为拉格朗日法。
设t=t0时,流体质点的坐标值是(a, b, c)
流体质点的运动坐标(x, y, z)
x=x(a,b,c,t)
y=y(a,b,c,t)
z=z(a,b,c,t)
a, b, c, t——拉格朗日变数
质点系:由具有不同起始坐标的无数质点组成的具有一定流动参
数的物质实体称为质点系。在流动过程中,质点系的位置、形状和流动参数都可能发生变化。
以数学场论为基础,着眼于任何时刻物理量在场上的分布规律的流体运动描述方法称为欧拉法。
流体质点速度v、压力p、密度ρ和温度T等的表达式为:
其中
为欧拉变数。
二 欧拉法与控制体
控制体:研究流体运动的连续的空间区域称为控制体。
相对于坐标系有固定位置、有任意确定形状的空间区域,控制体的表面也称为控制面,流体质点系可以按照自身运动规律穿越控制面自由出入于控制体。
控制体与质点系的区别:
质点系相对于坐标系不但可以有位移,而且也可以有变形;但对于控制体,在运动过程中相对于坐标系的位置与形状都是固定不变的。
流场中的速度、压强、密度、温度等物理量的分布与空间坐标无关,则称为均匀场(均匀流动)。
2 均匀场
流场中的速度、压强、密度、温度等物理量的分布与时间无关,则称为定常场(定常流动)。
流场的两个特例
1 定常场
流体运动学的基本概念
运动中的流体质点所具有的物理量N(速度、压强、密度、质量、温度、动量、动能等)对时间的变化率称为物理量N的质点导数。
一 物理量的质点导数
哈密顿算子
当地导数
迁移导数