第二章流体力学.ppt

第二章流体运动CHPTER2MOTIONOFFLUIDS，物质状态，在很小的力的作用下，各部分之间有相对运动。固体固态、液体、气体gaseousstate、研究物体内部部分之间相对运动的特性的流体力学、流体特性和规律的研究，流体(fluid)具有流动性的物体，第一个理想流体的流动2.1FlowofIdealfluid，1，理想流体(Idealfluid)，实际流体(realfluid)，流动性(flowability)研究“恒定流”(Steadyflow)、“流体粒子”(fluidparticle)、流体粒子在空间中的移动速度随时间变化的规律，给定空间点(x，y，z)、通过点的所有流体粒子的速度v可能随时间变化。v=f(t)，在给定时刻，t通过空间中每个点的流体粒子的速度可以相同，也可以不同。v=f(x，y，z)，流体粒子的速度表示粒子所在流体的速度，空间坐标(x，y，z)和时间t的函数v=f(x，y，z，t)，流体占用的空间的流体速度字段(speed)恒定流(steadyflow)，流体场中每个点的速度不随时间变化的流称为恒定流，v=f(x，y，z)，3。流动线和流动管(streamlineandstreamtube)，在流场中绘制一组曲线，在任意时间点与通过点的流体粒子速度相同。(1) streamline，稳定流时流线的特征：(1)两条流线不相交；(2)流线型形状不随时间变化，流线是流体粒子的运动轨迹。(3)流线上的每个点可以不同，但每个点的流速不会随时间变化。(2)流线包围的管道称为流管道。流动过程中流动管的特点：流动管内外的流体不能交换；流动管的形状不随时间变化。第二部分连续性表达式(equationofcontinuity)，1，连续性表达式(equationofcontinuity)，在时间t内，通过S2面的流体体积，流出S1S2段，通过S1面的流体体积，S1面质量流(massflowrate)，m1=m2，常识是流体稳定流时的连续性方程，单位时间内通过截面的流体的质量称为质量流，用m表示，连续性方程也称为质量流保留定律。M=Sv，单位：kgs-1，1s1v 1=2s 2v2，SV=m(常数)，3。体积流(volumetricflowrate)、未压缩流体、1=2、SV=q (constant)、S1 v1=s 2v2、常识是未压缩流体的连续性方程式。适用于不可压缩流体的稳定流动。q表示在单位时间内通过流动管道内任意部分的流动体积，称为体积流速(流速)。当流体为实际流体时，剖面速度使用平均速度，因为同一剖面中中心和边缘部分的流速不同。单位：m3s-1，在同等级管的剖面上，剖面和速度的乘积保持不变，常识是连续性方程式的特殊形式，也称为体积流保留。S1v1=S2v2，Sv=Q(常数)，自下而上表示剪切区域与流速成反比。对于不可压缩流体，不仅质量保存，体积流也保存。如果流动管较粗，如果流速较小，如果流速较大，则q=s0v 0=s1v1 s 2v2.snvn，如果流动管具有n个分支，则连续性方程式为流动管精细，流速大，流速密集，应用连续方程来解释血流速度的变化，主动脉、毛细血管、主动脉、小动脉、小动脉、静脉、腔静脉x端移动距离v1 t，a1=F1v1t，y端移动距离v2t，A2=F2v2t，正数，负数，xy段流体移动到xy位置，f1的W1，F2的A2，=P1S1v1 A=A1 A2，机械能增量E，s1v11t=s2v2t=v，a=e，=p1s 1 v1 t p22v 2t，=p1v-p2v，e=E2-E1，体积v单位体积的重力势能称为位压力，简称位压力，=m/v表示流体的密度，伯努利方程，2 .方程适用条件：伯努利方程显示了：理想流体的稳定流动；同一急流管道的每个部分或同一流线的每个点。当理想流体在给定的流动管道中稳定流动时，单位体积的动能、单位体积的重力势能和单位体积的压力能量三者可以相互转换，但总和保持不变。例如，将流量为0.12 m3s-1的水(理想流体)通过图中所示的管流。点b比点a高2米，点a的截面面积为100cm2，压力为2105 nm-2。点b的截面面积为60cm2。求两点的流速和b点的压力。解决方案：选择通过点a作为参照平面的平面，hA=0，hB=2m，可以通过伯努利表达式获得，3。水平管道的伯努利方程式，水平管道，结论：流动管道厚度中流速小，压力大；流量，小压力。h1=h2，伯努利方程是气压计，p=p-P0=GH，h是管道的液热高度，绝对压力p和气体的压力P0的差值是气压计，即第二，伯努利方程的应用，1。空吸，管极窄会产生比大气压力小的压力，此时从狭窄处吸入外部液体或气体的现象称为空吸效果。喷雾器，流量泵等，2 .流量计，S1v1=S2v2，流量的1点v1，流量的q表示流管的q，测量液体的流速和流量(measurements fspeedandflow-rate ofliquiquies)流量计，液体流速测量，流体被A2阻塞，形成流速为零的“拥塞区”。流动管中的速度v，A1中的速度v1，v1=v，A2中的速度v2，v2=0，手动压力在A2中均转换为静态压力。h是两个管中液体柱的高度差，v是管中液体的速度。L1和L2管组合体为Piot tub