粘性流体力学第三章
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第三章 流体运动学3-1粘性流体平面定常流动中是否存在流函数? 答:对于粘性流体定常平面流动,连续方程为:()()0=∂∂+∂∂yv x u ρρ; 存在函数:v t y x P ρ-=),,(和()u t y x Q ρ=,,,并且满足条件:()()yP x Q ∂∂=∂∂。
因此,存在流函数,且为:()()()dy u dx v Qdy Pdx t y x ρρψ+-=+=⎰⎰,,。
3-2轴对称流动中流函数是否满足拉普拉斯方程?答:如果流体为不可压缩流体,流动为无旋流动,那么流函数为调和函数,满足拉普拉斯方程。
3-3 就下面两种平面不可压缩流场的速度分布分别求加速度。
(1)22222 ,2yx ym v y x x m u +⋅=+⋅=ππ (2)()()()222222222 ,yxKtxyv yxx y Kt u +-=+-=,其中m ,K 为常数。
答:(1)流场的加速度表达式为:yv v x v u t v a y u v x u u t u a x ∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂=y ,。
由速度分布,可以计算得到:0 ,0=∂∂=∂∂tvt u ,因此: ()222222y x x y m x u +-⋅=∂∂π,()22222y x xy m y u +-⋅=∂∂π;()22222y x xy m x v +-⋅=∂∂π,()222222y x y x m y v +-⋅=∂∂π。
代入到加速度表达式中:()()()22222222222222222222220y x x m y x xym y x y m y x x y m y x x m a x +⋅⎪⎭⎫⎝⎛-=+-⋅⋅+⋅++-⋅⋅+⋅+=πππππ()()()22222222222222222222220y x y m y x y x m y x y m y x xym y x x m a y +⋅⎪⎭⎫⎝⎛-=+-⋅⋅+⋅++-⋅⋅+⋅+=πππππ(2)由速度分布函数可以得到:()()()322222222 ,y x Kxyt v y x x y K t u +-=∂∂+-=∂∂ ()()3222232y x y x Ktx x u +-⋅=∂∂,()()3222232y x y x Kty y u +-⋅=∂∂; ()()3222232y x x y Kty x v +-⋅-=∂∂,()()3222232yx y x Ktx y v +-⋅-=∂∂。