第一章流体力学基础4-连续性方程、流体运动方程与能量方程
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第一章连续介质假设:把流体当作是由密集质点构成的、内部无空隙的连续体来考虑。
表面力:作用在流体表面上的力;质量力:作用在所取流体体积内每个质点上的力;单位2/m s牛顿内摩擦定律:dudyτμ=μ动力粘度系数,υ运动粘度系数:μυρ=; 无粘性流体:指无粘性,0μ=的流体;不可压缩流体:指流体的每个质点在运动全过程中,密度不变化的流体。
常温常压下气体状态方程:pRT ρ=第二章静止流体的应力特征1.应力方向沿作用面的内法线方向;2.静压强的大小与作用面方位无关。
等压面:流体中压强相等的空间点构成的面(平面或曲面)称为等压面。
重力作用下流体静压强分布o p p gh ρ=+推论:静压强的大小与液体的体积无关两点的压强差等于两点之间单位面积垂直液柱的重量在平衡状态下,液体内任意一点压强的变化等值地传递到其他各点。
压强的度量:绝对压强:流体实有的全部压强相对压强:绝对压强与当地大气压的差值真空度:指绝对压强不足当地大气压的差值,即相对压强的负值v a abs p p p =-;p z c gρ+=,c 为测压管水头(总势能),其中z 为位置水头;pgρ压强水头; 作用在平面上的静水压力 图算法:p bs =(矩形板)b 为受压面宽度,s 为压强分布图的面积总压力的作用线通过压强分布图的形心 解析法:c p gh A ρ=(任意形状平面板)c h :受压面形心的淹没深度A :受压面面积作用在曲面上的静水压力x c x z p gh A p gvρρ==压力体:实压力体,虚压力体,混合压力体第三章描述流体运动的方法:拉格朗日法和欧拉法 拉格朗日法:以个别质点为观察对象,再将每个质点的运动情况汇总起来描述整个流体运动; 欧拉法:以流体运动的空间点作为观察对象,观察不同时刻各空间点上流体质点的运动,再将每个质点的运动情况汇总起来描述整个流体运动。
x x x x x x y z y y y y y x y z z z z zz x y z u u u ua u u u t x y z u u u u a u u u t x y z u u u u a u u u t x y z ∂∂∂∂=+++∂∂∂∂∂∂∂∂=+++∂∂∂∂∂∂∂∂=+++∂∂∂∂流动的分类恒定流和非恒定流:以时间为标准,若各空间点上的运动参数(速度,压强,密度等)都不随时间变化,这样的流动是恒定流,反之则为非恒定流。
高等流体力学第一章 流体力学的基本概念连续介质:流体是由一个紧挨着一个的连续的质点所组成的,没有任何空隙的连续体,即所 谓的连续介质。
流体质点:是指微小体积内所有流体分子的总和。
欧拉法质点加速度:时变加速度与位变加速度和zuu y u u x u u t u dt du a x z x y x x x x x ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂==质点的随体导数:质点携带的物理量随时间的变化率称为质点的随体导数,用dtd表示。
在欧拉法描述中的任意物理量Q 的质点随体导数表述如下:x kk Qu t Q dt dQ ∂∂+∂∂= 式中Q 可以是标量、矢量、张量。
质点的随体导数公式对任意物理量都成立,故将质点的随体导数的运算符号表示如下:x kk u t dt d ∂∂+∂∂= 其中t∂∂称为局部随体导数,x k k u ∂∂称为对流随体导数,即在欧拉法描述的流动中,物理量的质点随体导数等于局部随体导数与对流随体导数之和。
体积分的随体导数:质点携带的物理量随时间的变化率称为质点的随体导数。
则在由流体质点组成的流动体积V 中标量函数Φ(x, t )随时间的变化率就是体积分的随导函数。
由两部分组成①函数Φ 对时间的偏导数沿体积V 的积分,是由标量场的非恒定性引起的。
②函数Φ通过表面S 的通量。
由体积V 的改变引起的。
()dV divv dt d dV v div t dS u dV t dV dt d v v n s v v ⎥⎦⎤⎢⎣⎡Φ+Φ=⎥⎦⎤⎢⎣⎡Φ+∂Φ∂=Φ+∂Φ∂=Φ⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰()dV adivv dt da dV av div t a dS au dV t a adV dt d v v n s v v ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+∂∂=+∂∂=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰ 变形率张量: 11ε12ε13εD ij = 21ε 22ε 23ε 31ε 32ε 33ε其中ii ε表示所在方向的线性变形率,其余ij ε(j i ≠)为角变形率。