工程流体力学+第三章流体动力学基础.ppt

第三章第三章流体流体动力学基础(Fundamental of Fluid (Fundamental of Fluid Dynamics) Dynamics) 流体力学基本方程连续性方程连续性方程动量方程动量方程动量矩方程伯努利方程伯努利方程能量方程工程流体力学第一节流体运动的描述方法 Euler 法(欧拉法) 基本思想基本思想:考察空间每一点上的物理量及其变化。:考察空间每一点上的物理量及其变化。所谓空间一点上的物理量是指占据该空间点的流体质点的物理量。所谓空间一点上的物理量是指占据该空间点的流体质点的物理量。流体质点和空间点是两个完全不同的概念。流体质点和空间点是两个完全不同的概念。独立变量独立变量:空间点坐标:空间点坐标, ,, , 流体质点运动的加速度流体质点运动的加速度: ),,(zyx),,,(tzyxvv?),,,(tzyxpp?),,,(tzyx??? zyx dt dz dt dy dt dx??????,,?????????????????????????????????????????????zyxt a zyxt a zyxt a zz zy zx zz yz yy yx yy xz xy xx xx?????????????????????质点全导数质点全导数: :???????????vt dt d vv vva)(???????t dt d迁移加速度当地加速度质点加速度质点加速度: 0???t 0)(???v——定常流动; ——均匀流动)(??????vt dt d迁移导数当地导数全导数密度的质点导数压强的质点导数?? pt pdt dp??????v Lagrange Lagrange 法(拉格朗日法) 法(拉格朗日法) 基本思想基本思想: :跟踪每个流体质点的运动全过程,记录它们在运动过跟踪每个流体质点的运动全过程,记录它们在运动过程中的各物理量及其变化规律。程中的各物理量及其变化规律。独立变量独立变量: :( ( a,b,c,t a,b,c,t ) )————区分流体质点的标志区分流体质点的标志质点物理量质点物理量: :????????)( )( )(tcbazz tcbayy tcbaxx, , , , , , , , , 流体质点的位置坐标流体质点的位置坐标: : 速度: :????????????????????t tcbaztcba t tcbaytcba t tcbaxtcba zz yy xx)()( )()( )()(, , , , , , , , , , , , , , , = , , , ??????流体质点的加速度:????????????????????????????? 2 2 2 2 2 2)( )()( )( )()( )( )()(t tcbazt tcbatcbaaa t tcbayt tcbatcbaaa t tcbaxt tcbatcbaaa zyy y yy x xx, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , = , , ,???优缺点优缺点:√直观性强、物理概念明确、可以描述各质点的时变过程×数学求解较为困难,一般问题研究中很少采用第二节流动的类型按照流体性质划分: 可压缩流体的流动和不可压缩流体的流动; 理想流体的流动和粘性流体的流动; 牛顿流体的流动和非牛顿流体的流动; 磁性流体的流动和非磁性流体的流动; 按照流动特征区分: 有旋流动和无旋流动;层流流动和紊流流动; 定常流动和非定常流动; 超声速流动和亚声速流动; 按照流动空间区分: : 内部流动和外部流动; 一维流动、二维流动和三维流动; 、非定常流动( steady and unsteady flow) ?? tzyx;,,BB? 0???t 非定常流动: :?? zyx,,BB? 0???t 定常流动: 流动是否定常与所选取的参考坐标系参考坐标系有关。。 、二维流动和三维流动一维流动: 流动参数是一个坐标的函数; 二维流动: 流动参数是两个坐标的函数; 三维流动: 流动参数是三个坐标的函数。对于工程实际问题,在满足精度要求的情况下,将三维流动简化为二维、甚至一维流动, ,可以使得求解过程尽可能简化。二维流动→一维流动三维流动→二维流动迹线————流体质点的运动轨迹线。属拉格朗日法的研究内容。给定速度场,流体质点经过时间移动了距离,该质点的迹线微分方程为起始时刻时质点的坐标,积分得该质点的迹线方程。?????? kjirtcbaztcbaytcbax,,,,,,,,,????? tzyx,,,vdt rd dtdvr??????? dttzyxv dz tzyxv dy tzyxv