流体力学工程流体力学第四章.ppt

第四章流体动力学分析基础三大守恒定律质量守恒动量守恒能量守恒连续方程能量方程动量方程动力学三大方程推广到流体中本章任务:流体运动的三大控制方程—连续性方程、动量方程、能量方程(积分式)及其应用。一、雷诺输运定理二、流体流动的连续性方程三、理想流体的能量方程四、不可压理想流体的伯努利方程五、动量定理六、角动量定理七、微分形式的守恒方程及定解条件一、雷诺输运理论1系统(system)和控制体(controlvolume)系统:一定质量流体质点的集合。系统随流体一起运动,旋转和变形,系统内流体质量不变。--拉格朗日体系tt+t系统(system)tt+t系统(system)控制体:流场中某个确定的空间区域,是一个固定不变的流动空间。控制体一旦取好,其位置、体积与形状不变,流体通过控制面流进、流出控制体。--欧拉体系控制体(CV,实线)系统(τ(t),虚线)控制面2、雷诺输运理论系统2系统1tt+tzxy控制体S2S1设β表示单位质量流体具有的物理量,那么系统内的物理总量为:意义:此定理将拉格朗日下的物理量变化与欧拉体系下的物理量变化联系起来。控制体内物理总量的时间变化率控制面流出的物理总量的净流量3定常流对于定常流,系统物理量的变化只与控制面的流通相关,与控制体内部情况无关二、连续性方程(积分形式)1、流体流动的连续性方程连续性方程表明:控制体内总质量随时间的减少率等于流出控制体的净质量流量。根据质量守恒定理:系统内的流体质量不随时间变化,所以:2定常流对于定常流,通过控制面流进、流出控制体的净质量流量为零流管内的定常不可压流4一维管流n3n2n1一维管流方程表明:对于不可压缩流体的定常一维流动,在任意有效截面上体积流量等于常数。在同一总流上,流通截面积大的截面上流速小,在流通截面积小截面上流速大。3定常流不可压缩流