第三章 流体运动的基本概念与方程
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第三章流体流动的基本概念和方程引言:流体流动的特点1、流体的变形运动2、描述流体运动的主要物理量流体运动学研究流体的运动规律,如速度、加速度等运动参数的变化规律,而流体动力学则研究流体在外力作用下的运动规律,即流体的运动参数与所受力之间的关系l 3.1研究流体运动的两种方法连续介质模型:我们可以把流体看作为由无数个流体质点所组成的连续介质,并且无间隙地充满它所占据的空间。
描述流体运动的各物理量(如速度、加速度等)均应是空间点的坐标和时间的连续函数流场(flow field ):流体质点运动的全部空间。
流体力学中研究流体的运动有两种不同的方法,一种是拉格朗日(Lagrange )方法,另一种是欧拉(Euler )方法。
一、拉格朗日方法1、分析方法:又称随体法,是从分析流场中个别流体质点着手来研究整个流体运动的。
2、位置表示:这种研究方法,最基本的参数是流体质点的位移,在某一时刻t ,任一流体质点的位置可表为:(velocity )和加速度(acceleration )为:4、密度表示:流体的密度(density )、压强(pressure )和温度(temperature ) 写成a 、b 、t 的函数,即ρ= ρ( a , b , c , t ) , p = p ( a , b , c , t ) , t = t ( a , b , c , t)二、欧拉法1、分析方法:又称局部法,是从分析流场中每一个空间点上的流体质点的运动着手,来研究整个流体的运动的,即研究流体质点在通过某一空间点时流动参数随时间的变化规律。
2、表示:流体质点的流动是空间点坐标(x , y , z )和时间t 的函数,流体质点的三个速度分量表示为:流体质点密度表示:(3——6)式( 3 一 6 )是流体质点的运动轨迹方程,将上式对时间t 求导就可得流体质点沿运动轨的三个速度分量根据矢量分析的点积公式间的变化而产生的,即式( 3 一 8 )中等式右端的第一项tw t v t u ∂∂∂∂∂∂、、 ○2第二部分,迁移加速度( acceleration of transport ):是某一瞬时由于流体质点速度随空间点的变化而引起的,即式( 3 一 8 )中等式右端的后三项z u w y u v x u u ∂∂∂∂∂∂、、等 当地加速度和迁移加速度之和称为总加速度( total acceleration )5、流体质点的加速度的物理意义如图 3 一 1 所示,不可压缩流体流过一个中间有收缩形的变截面管道,截面 2 比截面 1 小,则截面 2 的速度就要比截面 1 的速度大。