同济流体力学第八章新课件

1、同济流体力学第八章新同济流体力学第八章新要求掌握的内容掌握速度势函数和流函数概念及计算理解势流基本解叠加原理及其在圆柱绕流中的应用 了解绕流运动与附面层概念及其分离掌握绕流阻力、升力和悬浮速度第八章习题：1、3(fglm)，5，8，10，11，18，19，21，23，24，25要求掌握的内容掌握速度势函数和流函数概念及计算8-1、无旋流动无旋流动的条件（多元函数）全微分的概念（积分的值只取决于起止点与路经无关）势函数满足拉普拉斯方程势函数的求解：配全微分举例：8-1、无旋流动无旋流动的条件（多元函数）8-2、平面无旋流动 势函数、流函数 ，拉普拉斯方程势函数流函数拉普拉斯方程8-2、平面无旋流

2、动 势函数、流函数 ，拉普拉斯方程平面势流平面流存在速度势无旋流不可压缩存在流函数8-2、平面无旋流动平面势流平面流存在速度势无旋流不可压缩存在流函数8-28-2、平面无旋流动流函数、势函数性质等流函数线与流线的关系；等势函数代表“等高线”的概念，流速为等高线的梯度，流体是从“低向高”流动。流网：等流函数线和等势函数线 两线正交 8-2、平面无旋流动流函数、势函数性质8-2、平面无旋流动流函数与流量的关系流网中每一网格的相邻边长维持一定的比例 8-2、平面无旋流动流函数与流量的关系8-3、几种简单的平面无旋流动如何求解拉普拉斯方程？满足方程，满足边界条件。势流运动的求解方法：找一个解，满足两个

3、条件：1、满足基本方程（拉普拉斯方程）；2、满足边界条件。何谓边界条件：在固体边界上满足法向速度为零，与流线一致介绍几种简单的平面无旋流动8-3、几种简单的平面无旋流动如何求解拉普拉斯方程？8-3、几种简单的平面无旋流动均匀直线流动 8-3、几种简单的平面无旋流动均匀直线流动 8-3、几种简单的平面无旋流动源流和汇流: 流体从一点均匀地流向各方向8-3、几种简单的平面无旋流动源流和汇流: 流体从一点均匀8-3、几种简单的平面无旋流动环流(点涡) 用逆时针旋转固体诱导的流动8-3、几种简单的平面无旋流动环流(点涡) 用逆时针旋转固8-3、几种简单的平面无旋流动直角内的流动 为直角内的流动画该方程

4、的曲线 8-3、几种简单的平面无旋流动直角内的流动 8-3、几种简单的平面无旋流动偶极流 用等强度源汇无限靠近诱导的流动等流函数线8-3、几种简单的平面无旋流动偶极流 用等强度源汇无限靠近8-4、势流叠加均匀流中的源流（均流+源流=半无限体）以流函数为例：找驻点（速度为零）过驻点的流函数值：过驻点的流线8-4、势流叠加均匀流中的源流（均流+源流=半无限体）8-4、势流叠加用固体边界（物体的轮廓线）来代替上述流线：一半无限体 。在该流线的无穷远处8-4、势流叠加用固体边界（物体的轮廓线）来代替上述流线8-4、势流叠加均匀直线流中的等强源汇流 (朗金椭圆)流函数：找驻点：推导得：(朗金椭圆的长度)

5、8-4、势流叠加均匀直线流中的等强源汇流 (朗金椭圆)8-4、势流叠加找过驻点的流线（物体的轮廓线），此时流函数的值为零（巧合），简称零流线朗金椭圆的宽度(b/2),书上有误8-4、势流叠加找过驻点的流线（物体的轮廓线），此时流函数8-4、势流叠加绕圆柱的流动（均流+ x负向的偶极流）流函数：找流函数为零的流线：或找过驻点的流线： 8-4、势流叠加绕圆柱的流动8-4、势流叠加圆柱表面的速度分布： 圆柱表面的压强分布： 8-4、势流叠加圆柱表面的速度分布： 8-4、势流叠加源环流8-4、势流叠加源环流8-5、平面无旋流动的数值分法 有限差分法 用差分方程代替微分方程有限基本解法势流叠加（未知数少

6、）有限元法用区域平均满足方程代替点满足的方程8-5、平面无旋流动的数值分法 有限差分法 8-6、绕流运动与附面层基本概念 附面层的形成及其性质 8-6、绕流运动与附面层基本概念 附面层的形成及其性质 8-6、绕流运动与附面层基本概念 管流附面层 （动画）对于层流对于紊流 8-6、绕流运动与附面层基本概念 管流附面层 （动画）8-7、附面层动量方程 8-7、附面层动量方程 8-7、附面层动量方程 由速度分布，通过动量方程即可得到边界层厚度。由于边界层很薄，近似用边界层外的压强分布代替边界层内的压强分布。8-7、附面层动量方程 由速度分布，通过动量方程即可得到边8-8、平板上层流附面层的近似计算

7、层流二次分布壁面剪应力边界层厚度8-8、平板上层流附面层的近似计算 层流8-9、平板上紊流附面层的近似计算 紊流1/7次分布壁面剪应力边界层厚度8-9、平板上紊流附面层的近似计算 紊流8-10、曲面附面层的分离现象曲面附面层的分离现象增速减压区(收缩)顺压差克服表面阻力，并推动流体运动。因此速度分布逐步圆润减速增压区(扩展)逆压差和表面阻力同时阻碍流体运动。因此速度分布逐步瘦小8-10、曲面附面层的分离现象曲面附面层的分离现象8-10、曲面附面层的分离现象卡门涡街卡门涡街频率（动画）8-10、曲面附面层的分离现象卡门涡街8-11、绕流阻力和升力 阻力的一般分析悬浮速度受力平衡前提下的相对速度以

8、球体为例:当 时：小球随气流上升当 时：下降当 时：悬浮状态8-11、绕流阻力和升力 阻力的一般分析8-11、绕流阻力和升力 阻力系数Cd8-11、绕流阻力和升力 阻力系数Cd8-11、绕流阻力和升力 阻力系数Cd取值范围：绕流升力的一般概念 8-11、绕流阻力和升力 阻力系数8-11、绕流阻力和升力 例1:在煤粉炉膛中, 若上升气流的速度 , 烟气的 试计算在这种流速下,烟气中的 的煤粉颗粒是否会沉降。烟气密度 ,煤的密度 : 例2:一竖井式的磨煤机中,空气流速 ,空气的 ，密度 ，煤的密度 。试求此气体能带走的最大煤粉颗粒的直径为多少？8-11、绕流阻力和升力 例1:8-11、绕流阻力和升力 例1:例2:假设:层 流悬浮速度(m/