v(x x, y y, z z,t) v(x, y, z,t) v x v y v z x y z
v(x, y, z,t) (zx xz) xyx yyy zyz
w(x x, y y, z z,t) w(x, y, z,t) w x w y w z x y z
4.2、流体微团的运动形式与速度分解定理
以x方向速度分量为例,由泰勒级数展开,有
u(x x, y y, z z,t) u(x, y, z,t) u x u y u z
x y z 将上式分别加、减下列两项
1 v y , 1 w z
得到
2 x
2 x
u(x x, y y, z z,t)
1 0 0
0
2
0
0 0 3
I1 1 2 3 I2 1 2 23 13 I3 1 23
4.3、粘性流体的应力状态
1、理想流体和粘性流体作用面受力差别 流体处于静止状态,只能承受压力,几乎不能承受拉力和剪力,不具有 抵抗剪切变形的能力。理想流体在运动状态下,流体质点之间可以存在 相对运动,但不具有抵抗剪切变形的能力。因此,作用于流体内部任意 面上的力只有正向力,无切向力。 粘性流体在运动状态下,流体质点之间可以存在相对运动,流体具有 抵抗剪切变形的能力。因此,作用于流体内部任意面上力既有正向力, 也有切向力。
D ( ps cos )ds 0 2R
4.1、流体的粘性及其对流动的影响
对于粘性流体的绕流,与理想流体绕流存在很大的差别。由于流体 与固壁表面的粘附作用,在物面近区将产生边界层,受流体粘性的 阻滞作用,流体质点在由A点到B点的流程中,将消耗部分动能用之 克服摩擦阻力做功,以至使其无法满足由B点到D点压力升高的要求 ,导致流体质点在BD流程内,流经一段距离就会将全部动能消耗殆 尽(一部分转化为压能,一部分克服摩擦阻力做功),于是在壁面 某点速度变为零(S点),以后流来的流体质点将从这里离开物面进 入主流场中,这一点称为分离点。这种现象称为边界层分离。在分 离点之间的空腔内流体质点发生倒流,由下游高压区流向低压区, 从而在圆柱后面形成了旋涡区。这个旋涡涡区的出现,使得圆柱壁 面压强分布发生了变化,前后不对称(如前驻点的压强要明显大于 后驻点的压强),因此出现了阻力D。