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文档简介

1、动量传输的基本概念是什么? 描述了1.1动量传递的研究对象和性质1.2动量传递研究问题的模型和方法1.3流场的基本物理量和梯度、分散度和旋转度1.4流场的分类和描述总结,动量传递是什么? 物质在自然段中的存在形态有气体、液体、固体3种,其中气体和液体统称为流体。 研究流体流动的学科被称为流体动力学物理单位枝,从输送的角度研究流体动力学问题是动量输送。 所谓输送角度,就是重视流体的输送性,对于运动量输送,就是输送运动量无损音频压缩编码。 动量传递研究流体在外界作用下研究运动规律的科学。 流体,压缩系数:1/Pa流体温度不变时,单位压力流体体积的相对变化量增加时,由于剪切应力而连续变形的物质。 流

2、变性:流体在任何小的剪切应力下都发生明显变形,与固体的可压缩性有所区别:压力下流体的体积发生明显变化。 分子间隙的变化粘性:流体抵抗运动时表现的剪切变形的能力。 1.1动量传递的研究对象和性质,实验1:0时,1条色线透过平板,直线(蓝色),0时,u水0色线变成弯曲(红色线),与流动速度无关,该色线总是附着在固体壁面上。 该边界称为无滑移边界(条件),粘性、1.1动量输送的研究对象和性质,实验2 :无限大的平板之间充满流体,两板的间隔为y,开始时流体处于停止状态,t=0时对平板施加张力f,使其以一定速度v向x方向运动,随着时间的经过,流体获得一定的动能粘性,H A为无限大平板,1.1动量传递的研

3、究对象和性质,物理意义:作用于单位面积的力(黏滞力)与流体速度梯度成比例。 表示粘滞系数、流体粘性大小的粘滞系数一般不是常数,不仅是流体的种类,对于同种类的流体来说也是温度的函数。 对空气而言: T=273K,粘性,1.1动量传递的研究对象和性质,黏滞力的物理原因,分子间的吸引力,分子的不规则运动,研究模型连续介质模型,流体密度,临界体积:宏命令无限小微观一盏茶大。1.2动量输送研究问题的模型和方法、研究模型连续媒体模型把流体看作是大量宏命令上微小单元内无缝的模型临界体积:宏命令上无限小,微观上一盏茶大。 从流体在那里的密度可以知道其质量,并且用压力、速度、温度等连续介质模型描述的流体可以称为

4、流场,采用1.2动量输送研究问题的模型和方法,连续介质模型,流体的所有属性,如速度、密度、压力、温度, 浓度等可以看作坐标和时间的连续函数,因此可以利用连续函数进行传递理论的分析研究,研究方法(1)将流体看作是由大量的流体质点构成的,着眼于流体质点的运动描述,表现各质点自始至终的运动状态,即其位置的时间变化规律是力学中质点运动描述方法在流体动力学中的推广。所有质点的运动规律均描述了整个流场的运动,1.2动量传递研究问题的模型和方法,研究方法(1)雷格林树法,雷格林树法描述了数学上不同质点的划分:以初始质点的坐标为指标,例如(a,b,c )流体质点的运动规律:固定a,b,c质点(a,b ) 的运

5、动轨迹同时描述了不同流体质点在空间中的位置分布速度加速度、雷格林模数、1.2动量传递研究问题的模型和方法,研究方法(1)雷格林模数描述了速度加速度、1.2动量传递研究问题的模型和方法,研究方法(2)欧拉法着眼于空间点而不是流体质点,描述流体空间各点上流体运动随时间变化的情况各空间点的运动流场整体的运动状况以速度为记述空间中流体变化的变量,研究流体速度在空间中的分布。 欧拉法认为流体是连续介质,用场论方法研究流体流动是最重要的研究方案。 我们使用那个研究运动量的传达。 在讨论1.2动量传递研究问题的模型和方法、欧拉法之前,首先引入场的概念物理量的空间分布,研究方法(2)欧拉法数学上的运动规则:加

6、速度:空间坐标,空间位置的函数,场量,速度场,1.2动量传递研究问题的模型和方法,研究方法(2)欧拉法数学上的加速度: 质点运动速度质点运动轨迹线,1.2动量传递研究问题的模型和方法,研究方法(2)欧拉法数学加速度:1.2动量传递研究问题的模型和方法,研究方法(2)欧拉法数学加速度:体导函数的实质微分、区域导函数、对流导函数、1.2动量传递研究问题的模型和方法, 描述了速度场、气压场密度场、温度场电磁场等1.3个流场的基本物理量和梯度、分散度和旋转度,描述了流场的基本物理量,场量是连续时间空间,梯度本身是矢量,其正向是沿着当且仅当面的法线方向定义的,是函数值增大的一侧。 描述了梯度、场量空间变

7、化速率的尺度、等值面的方向导函数、梯度最大的方向导函数、不同等值面间明显是等值面法线方向距离最短、方向导函数取值也是最大标量场的法线变化率梯度、1.3流场的基本物理量和梯度、分散度和旋转度,物理意义:物理量空间分布不平度。 坡度,笛卡尔坐标系:例如有标量场,求坡度吗? 解:1.3描述流场的基本物理量和梯度、分散度和旋转度,标量场梯度描述向量场、分散度,描述向量场源(水槽)和向量场体积膨胀速度的概念是物理量描述活性和源强度,分散度描述单位体积内源的强度,还可描述单位体积的体积膨胀速度。 1.3流场的基本物理量和梯度、分散度和分散度、分散度,例如有向量场,求分散度? 解:1.3记述了流场的基本物理

8、量和梯度、分散度和旋转度,向量场的分散度记述了标量场、旋转度、流体旋转的强弱,规定了旋转度流体流场中某一点的每单位面积的环量、矢量、流体旋转方向为逆时针旋转正,旋转方向为右手螺旋正负和旋转角速度相同。 1.3描述流场的基本物理量和梯度、分散度和旋转度,例如有向量场,求其旋转度? 解:无旋转场,1.3流场的基本物理量和梯度,分散度和旋转度,旋转度,向量场旋转度作为向量场,流场的分类:根据密度场的变化性质粘性从分类流场的形态分类,1.4流场的分类和描述,轨迹:流体质点追寻空间运动的轨迹。 雷格林法、轨迹线差分方程、1.4流场的分类和描述、独立变量、流线:欧拉法流场某时刻的空间曲线、曲线上一流体质点

9、的速度方向与该曲线的切线方向重叠。 迹线:流场中同一质点在不同时刻运动残留的轨迹。流线:流场不同的质点同时构成的曲线。1.4流场的分类和描述、流线:流线方程式、流函数可描述该方程式的解、1.4流场的分类和描述、值、流线的性质:在流场上形成流线族,流线族可描述流场的流线不能与非定常场交叉,流线和迹线一般不一致的定常场的流线和迹线重叠,1.4流场的分类和描述,例如通过、解:流场任意点的流线,在不同时刻通过流场不同空间点的流线是同一曲线族。1.4流场的分类和描述,流函数:流线的空间变量函数式。 一般存在于非压缩流体的二次元流动。 已知全微分、二次元、流函数的存在条件:1.4流场的分类和描述、积分、空

10、间变量、流函数,例如族流线的流函数。 试求:求流线上的质点流速,引出判断该一流函数是否满足其存在条件的流线族的差分方程流线? 解:1.4流场的分类和记述,涡量和势流,涡量:流场速度场的涡强度。 标量函数、势流可以用势函数来记述,没有旋转的流称为势流,相反的称为涡流。1.4流场的分类和描述,涡量和势流,例如水桶的水从水桶底部的中心孔流出时,水桶的水以通过节流孔的中心轴为中心,进行近似的圆周运动,可以近似认为各质点的流速与半径成反比,判断是否有回旋流、1.4流场的分类和描述、流函数与势函数在二次元平面流动下的关系、因而在二次元平面流动下流函数与势函数正交,智流函数可以求出势函数,反之亦然。 1.4

11、了解流场分类和描述,流函数和势函数,例如平面势流势函数,流函数? 解:1.4流场的分类和描述,动量传递研究流体在外部作用下研究运动规律的科学,其研究对象是流体,研究模型连续介质模型,研究方法: (1)雷格林法流体质点位置(2)欧拉法空间点速度,总结、总结、梯度、分散度、旋转度,流场的描述:迹线流线、流函数、势函数粘性是什么?流体的粘性与流体的宏命令运动有关吗? 二。 连续介质是指为什么要在流体动力学上创建连续介质模型3? 粘滞系数根据温度会有怎样的变化? 四。 请写出压力梯度、速度分散度、速度旋转度在直角坐标系中的公式,叙述其物理意义。 五。 比较雷格林法和欧拉法的不同。 六。 比较流线和痕迹

12、线7。 将流函数与势函数8进行比较。 2个平行平板之间充满了黏性系数为0的液体,对称面有面积为a的薄板,薄板以相同速度v进行平移运动。 现在,还有一种液体充满了上述平板之间,但其黏性系数未知,其中薄板放置在底板上h时,以等速v进行平移运动,如图b所示,可知牵引力与两种情况相同,所以尝试用0、h来决定。 总结,9。 设粘滞系数=0.05Pas的流体沿壁面流动,其速度分布为抛物线型,y=60mm,vxmax=1.08m/s。 y=计算2.0毫米、4.0毫米和6.0毫米处的剪切应力。 十。 求出在常温、常压下将水的体积缩小到5/1000所需的增加压力。 已知1Patm、温度2.0时的水的弹性模数Ev=2.18109Pa。 十一。 用雷格林模量变量(a、b、c )给出流场的公式中的k是非零常数,因此请判断为(1)速度场是否定常(2)流动场是否能够压缩(3)旋转场有木有。1.2。 已知欧拉变量的速度分布在式中是常数。 求雷格林珠与欧拉变换的关系式时,为1.3。在平面速度场的

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