流体动力学.ppt

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1、流体动力学现在学习的是第1页，共10页第一节 流体运动学的基本概念一、流体的运动要素与研究方法 流速流速：流体质点在单位时间内移动的距离。流体的运动要素包括压强压强、流速流速。任务任务：研究这些运动要素随空间与时间的变化规律，以及 这些运动要素相互之间的关系。二、流体运动的研究方法 流体运动的研究方法：拉格朗日法、欧拉法 1 1、拉格朗日法=跟踪法（迹线）迹线：迹线：把流体质点的运动轨迹 2 2、欧拉法：流线组成的几何图形描述复杂的流体运动。流线：A、指流畅中同一瞬间一系列连续质点流动方向的空间曲线在该曲线上各点的切线方向是质点的流速方向。现在学习的是第2页，共10页 B、一条在同一时刻由许多

2、流体质点组成并与各 质点 的流速方向相切的曲线，而迹线是一个流体质点在 一段时间内流动的路线。三、流体的特点 （1）流线只能是光滑曲线，不能相交和突然折转。（2）流线的密集程度反映该处流速的大小。（3）流线的形状与固体边界的形状有关。四、流体运动的基本概念 流管流管：在运动流体中区一截面，通过边界上各点的流 线组成一管状曲面。流束流束：充满流管内的运动流体。有效截面有效截面：在流束中与各流线相垂直的横截面。平面平面：流线互相平行时的有效截面。曲面曲面：流线不平行是的有效截面。现在学习的是第3页，共10页 流量分为流量分为：体积流量体积流量、质量流量质量流量 体积流量体积流量：单位时间内通过有效

3、截面的流体体积。质量流量质量流量：单位时间内通过有效截面的流体质量。平均流速平均流速：是假象的流速，是有效截面上各点真实流 速的平均值。五、流体的分类 运动要素随时间的变化来区分，可分为：稳定流动稳定流动 、非稳定流动非稳定流动。稳定流动稳定流动:在流场中，流体质点不随时间改变而只是空 间坐标的函数。非稳定流动非稳定流动：运动要素同时是时间和空间坐标的函数。在稳定流动中，由流场中流线形状的不同来区分，可分为：急变流急变流、缓变流缓变流 现在学习的是第4页，共10页 急变流应满足2个条件 (1)流线之间的夹角很小，即流线几乎是平行；(2)流线的曲率半径R很大，即流线几乎是直线。缓变流应满足3个条

4、件 (1)有效截面与管道轴线相垂直的平面 (2)有效截面上的压强遵循流体的静压强的分布规 律 (3)有效截面上的平均压强等于该截面形心点的 压强 根据液体的运动过程中有无自由表面，可分为：有压流有压流 、无压流无压流。现在学习的是第5页，共10页第二节 一维管流的连续方程 连续方程遵循质量守恒定律量守恒定律 满足2个条件：对不可压缩的流体 该流体是稳定的流体，密度不变 则可得：V1A1=V2A2 连续方程的物理意物理意义：（1）不可压缩的流体做稳定流体时，总流的体 积流量保不变。（2）有效截面面积小，流速高。现在学习的是第6页，共10页第三节 伯努利方程及其应用伯努利方程推导是 理论依据：动能

5、定理 条件：流体为不可压缩流体 流动是稳定流动 作用在流体上的质量力只是重力 伯努利方程：外力体做的功 =物体动能增量 物理意物理意义：不可压缩实际流体在重力作用下作稳定流体时，流经各有效截面上的位势能、压强势能和动能之间可以相互转换，但在流动过程中产生不可逆转的能量损失，流体的总机械能沿流程是逐渐减小。对于静止流体，V=0;无粘性力的作用，h=0.则 现在学习的是第7页，共10页第四节 水击现象及其预防 在有压钢管中水击现象有2个因素 流体的流体的压缩性性 管壁的管壁的变形形（一）（一）水击现象：在有压管路中流动的液体，由于某种外 界原因，使得液体流速发生突然变化，并由于液体的惯性作用，引起压强急剧 升高和降低的交替变化。（二）（二）水击分为直接水击和间接水击 直接水击：水击波从阀门处向水箱方向传播再以回复 波形式返回到阀门之前，阀门已关。间接水击：当水击波返回阀门时，阀门尚未完全关闭。现在学习的是第8页，共10页本PPT来源于网络渠道，感谢作者的辛勤劳动 现在学习的是第9页，共10页（三）水击危害的预防 延长阀门的启闭时间 缩短管路长度 增大管径 在管路系统的适当位置装设蓄能段 在低压管路上装设一橡胶管段，加 大管系的弹性，吸收水击能力。现在学习的是第10页，共10页