流体力学 水力学 流体动力学.ppt

1、第三章流体力学，根据流线定义，速度向量与流线相切。也就是说，速度矢量v与流线的微元素段矢量ds匹配。也就是说，其方向馀弦：b)一维，二维和三维流，1。确定流维：三维流：速度字段是三向坐标的函数，二维流：速度字段必须简化为两空间坐标的函数。一维流：速度字段可以表示为一个方向坐标的函数。2。典型的简化流形式：(1)二维流：平面流，轴对称流，(2)一维流：沿曲线流的粒子v=v (s)，沿管道流的流体平均速度v=v (s)，3，讨论想法，在某些情况下，仅位移加速度？3 .在什么情况下有两部分加速度？4 .是被称为流体的粒子派生物，追踪线和流线的比较：流线由无限的粒子组成，是表示这个无限的流体粒子在一定

2、时刻运动的曲线。迹线表示一段时间内相同流体粒子运动的曲线。流线和外形方程在接管时间t以确定其运动轨迹方面不相同。在流线方程中，时间t是定量给定的，根据时间t，流线方程也不相同。在恒定流中，流线与示意图匹配。也就是说，流线和外形图相符，没有差异。3.1.1拉格朗日法(拉普拉斯法)拉格朗日法：粒子系统法。研究流体中每个粒子的轨迹，得到整个流体的运动形式。3.1流体运动的说明方法，x=x (a，b，c，t) y=y (a，b，c，t) z=z (a，b，c，t)，以及a、b、c、t -拉格朗日变量。x、y、z -流动现场中固定空间点的座标。x、y、z、t-Euler变量。UX=UX (x，y，z，t

3、) uy=uy (x，y，z，t) uz=uz (x，y，z，t) p=p观察流动空间中每个固定空间点处运动元素随时间的变化，并结合足够的固定空间点，得到整体流体运动。空间位置变化引起的加速度。-整体加速度，时间变化引起的固定观测点的速度变化，-移动加速度或位置变化加速度，-当地加速度或时间变化加速度，-假设火车速度每天走2000公里，即u=2000kmd公里，北京到广州的距离为2000公里，初夏北京的气温比广州低4如果有沿初夏的京射线北上，从广州去北京的旅客，有一天坐火车到达北京的时候，他感受到的温度变化是多少呢？解决方案：日温度变化用dtdtdt (d)表示：假定日温度上升率为1 d。示例

4、3-1，=1 d，=- 4 2000km。游客到达北京时感受到的气温变化是例32，流场速度沿流均匀增加，随时间均匀变化。a点和b点相距2m，c点位于中间，称为uA1m/s，uB=2m/s。如果T=5s，则在uA=4m/s，uB=8m/s的情况下写入c点加速度表达式，如果t=0和t=5s的情况下获取c点加速度。示例：已知速度字段。(1)t=2s时，(2，4)点处的加速度是多少？(2)流是恒定流还是不恒定流？(3)流是均匀流还是非均匀流？解决方案：作为替代物，3.1.3欧拉方法的一些基本概念1，恒定流和非恒定流恒定流：流场中所有空间点的所有运动元素都不随时间变化。也就是说，运动特征是空间坐标的连续

5、函数，与时间无关。注意：在恒定流中，流体粒子的局部加速度可能为零，移动加速度可能不为零。非恒定流：空间点的一个或多个运动特征在流场中随时间变化。第二，流线和外形：空间中运动流体粒子的轨迹线。运动方程：流线：所有流体粒子的流速矢量在与曲线相切的流场中瞬间给定的线。有线显示瞬间的流动方向。，有线的基本特性：恒定流，不随时间变化的有线具有一定的特性。在非恒定流时，流线随时间变化，在有瞬时恒定流时(每个粒子的流线形状不变)，与流线匹配；在非恒定流中，流线与示意图不匹配。流线不能相交或转折，可以是平滑的曲线。流线方程式：根据流线定义，速度向量与流线相切。换句话说，速度矢量v与流线的微段矢量ds徐璐匹配。

6、也就是说，其方向馀弦相同。例如：已知速度字段，表达式中的a是常量。尝试：(1)流线方程式；(2)外形图方程式。解法：流线的微分方程：积分：追踪线的微分方程：积分：3，流动管，小流动，总流动，过流剖面，流动，剖面平均流速管：想象流场中由无数流线组成的小闭合管。流体不能流经流管表面或流出的小流(元流):充满流管的流体。小光束的限制是流线的。在恒定流中，流动管道及其零件流外观不会随时间变化。在非恒定流中，则相反。总流量：由无数小束组成的总流体称为总流量。过流横断面：与总流或元流的流动方向垂直的横断面。流：流(m3/s)重量流，通过称为质量流的流横断面的单位时间流体体积。截面平均流速：4，均匀，非均匀

7、，渐变，突变均匀：在流过程中，每个移动要素不随坐标位置变化的流。横断面造型、大小和方向沿流不变。对于均匀流，迁移加速度为零。即，均匀流特性：均匀流的流线是平行线。均匀流动的横断面是平面的，横断面造型和大小不会沿路径变更。在相同流速的相同流速下，每个点的流速都相同。-每个果树横断面上的流速分布相同。-断面的平均流速和水深沿流不变。均匀流动的水断面上的流体动力压力分布遵循水压分布规律。-相同水断面中的压力管水头值等于常数。(z p/=c)，非均匀流：在流过程中，根据空间位置，每个运动元素的流。非均匀流根据流线不平行而弯曲的程度分为渐变流和费翔流。渐变流：流线之间的角度较小，流线几乎平行，流动吴宣仪

8、曲率半径大，曲率小，流线几乎是直线流。v形纹：流线之间角度大或流吴宣仪曲率半径小的流。5、1维流、2维流、3维流1维流：恒定流中任意点的运动元素仅与一个空间参数相关。小光束是一维流。可以将横断面平均流速视为一维流，而不是实际非恒定分布的点流速的总流量。2d流：恒定流中任意点的运动要素与两个坐标(平面坐标)相关。例如，矩形渠道中的水流。3d流：恒定流中任意点的运动要素与三个空间坐标(x、y和z轴)相关。例如，地面建筑周围的气流、自然河流中的水流等。3.2恒定总流的连续性方程(质量守恒方程)，流体不能压缩，流体密度不变。也就是说，如果1=2=流是恒定流，则流管道形状不会更改。流体粒子不会流过管道的

9、侧壁。流动管内的质量保持不变。u1 da 1 dt=U2 2 dt:u1 da 1=U2 da 2 dQ=u1 da 1=U2 da 2的总流：余部车站：Q3=Q1 Q2，分流：Q1=Q2 Q3，3.3常量总流的能量表达式3.3动能变化：外力：重力和流体动力压力。重力作业：水压作业：插图，托管速度测量图中的小光束能量方程式。要测量点a的流速，请指向点a的垂直压力管道。压力管道的液面高度为pA/，点a的下游在附近的点b垂直弯曲，两端位于开口管(速度管)上，另一端向上，其中液面高度为pB/。计算点a的流速。示例3-4，解决方案：基于AB连接平面使用：如图所示，矩形溪流，在同一相交截面上有a，b两个

10、点，显示的两个完全受管理的流速，差压计为油，容差为0=8000N/m3，并尝试计算uA，uB的大小，示例3-5，解决方案：基于AC流线，沿AC写入梁努力方程：基于BD流线，沿BD流线写入梁努力方程：基于差压测量仪的公式：相对压力：3.3.2实际液体使用恒定小流束的能量方程单位重量流体的机械能损失为：3.3P/-单位重量流体的压力能量-压力头。V2/2g -，单位重量流体的动能-流速水头。实际总流动能量方程式的物理意义，z p/=Hp -单位重量流体相对于基准的潜在能量。(压力管道水头)，-单位重量流体的总机械能，实际总流量中任一侧的总机械能等于下游部分的总机械能与两侧之间的机械能损失之和。如果

11、位不变，压力能量和动能会徐璐变化，压力增加，动能减少。压力能量减少时，动能增加。郑智薰均匀变换，低水头损失硬件。动能不变，位能和压力可以徐璐变化，位能增加，压力可以减小。比特可以减少，压力可以增加。郑智薰均匀变换，低水头损失硬件。机器能源转换中的一些克服了水流阻力，转换为水头损失。z位置水头，基于通过水断面的小梁的位置高度。P/-压力头，压力管的液体栏高度。V2/2g -无论空气阻力如何，流体以初始速度u喷射到空气中可达到的理论高度的速度水头。实际总流能量方程式的几何意义-总流能量方程式，液压坡度：压力管水头线坡度：-压力管水头线，3.3.4实际总流能量方程式的套用条件：a .流是恒定流，流体

12、是不可压缩的。b .作用于流体的质量力只有重力。c .果树截面是渐进过流截面。应用点：选择“三个选择”原则“三个选择”-“点、直线、面”“选择面”-选择基准：在两个相交的横断面上计算的点的位置高度z基于相同的基准。标准通常从子位置选择为z0。选择两个端点通过线-水截面的渐进流。选定的相交截面：流边界起点处的相交截面和未知渐变通过水横断面。选择横跨点-水截面两端的计算点。对于管道流，计算点通常选择在管道轴的中心。对于明渠，通常在自由液面或运河底部进行选择。“全部”-对两个相交部分之间的全部水头损失进行整体分析和计算。能量表达式中的水压P1，p2可用的绝对压力也可以使用相对压力。必须在同一方程式中

13、使用相同的压力。徐璐其他断面中的动能修正系数1，2通常几乎等于1。分流或汇流时具有实际流体总流动的梁努力方程，分流、余部车站，机械能输入或输出时总流动的梁努力方程，Hm单位重量流体从外部获得或减少的机械能。能量输入Hm，如果在水流内部输出能量-Hm。-机械设备和动力设备的总效率。Nm -机械设备的轴向功率(w)。本丘里流量计，由收缩段、管和扩散段三部分组成，希望计算通过流大小，如图所示。，示例3-6，解决方案：示例37，水保持不变的大水箱，水深保持不变的h=3m，直径d1=10cm厘米，水管出口到喷嘴，喷嘴长度0.3m，喷嘴出口直径D2=5厘米，水流入大气，水，解决方案：喷嘴出口2-2水流基准

14、，示例38，从水喉喷出的喷射。保持水平面上60的方向角，如喷嘴出口速度v1=25m/s，忽略空气阻力的影响，寻找喷气可到达的高度h。解决方案：写出口端面11和射流最高端面22的能量方程，在O，O，射流喷出后忽略空气阻力影响的情况下，水平分裂速度保持不变。例如，在虹吸管中，如图所示，它被称为H1=2m、H2=6m、D=15mm，并询问为了在s的压力下吸收水，该管必须有多大，而不管损失如何。此时，圆管流速U2和流速q分别有多少？2-2和3-3部分的伯努力方程：解法：1-1到2-2部分的梁努力方程：泵线图解。已知项目：泵送q=0.06 m3/s；管道直径d=0.2m高游泳池水面比吸水池水面高30米。

15、管线ABC的水头损失为hw=4m。泵供给的总比率e是多少？示例310，解决方案：基于进气口睡眠O-O，断面1-1，父池睡眠2-2剖面，杠杆努力方程：3.4实际流体常数总流动方程3.4.1常数总流动方程刘涛，在新位置，总流动的动量为M1-2，DM=M 1- 2 dM=M 1-2 m1-2 m1-2-2=M 1-1-2M 1-2=M 1-2M 2-2因此：dM=M 1- 2 M 2- 2 (M 1-1 M 1- 2) 、分流、余部车站、3.6.2常数总流方程的应用条件和技术应用条件：流体是恒定流，不能压缩。选择控件的两个横截面。必须是渐变流横截面。满足横断面中点流速u和平均流速方向几乎相同的要求。)调节体的急变流段太长，渡边杏，最好将两个段靠近急变流段。(忽略摩擦切向力以减少产生的错误)，应用技术：“选择两者”:选择投影轴，将流速和外力投影到投影轴。与投影轴方向匹配时为正，为负。为了便于计算，可以任意选取投影轴。选择好控制体。整体-本体所有外力a. 2断面的总流体动力压力综合分析。b .由固体周长控制的实体的总力。摩擦剪切力可以忽略。c .控制器的重量。管道管路中直径d为200m