流体运动学上计算流体力学PPT学习教案

1、会计学1流体运动学上计算流体运动学上计算(j sun)流体力学流体力学第一页，共18页。观察粘性流体的流动状态。观察粘性流体的流动状态。水箱，染色水，玻璃管，阀门；很干净，扰动小。水箱，染色水，玻璃管，阀门；很干净，扰动小。 层流（层流（laminar flowlaminar flow）：流）：流速较低，红墨水迹线平稳。水速较低，红墨水迹线平稳。水质点沿轴向分层平稳流动。质点沿轴向分层平稳流动。 不稳定流动：红墨水迹线波不稳定流动：红墨水迹线波动。水质点不稳定，有轴向和动。水质点不稳定，有轴向和垂向的分速度。垂向的分速度。 湍流湍流(turbulent flow)(turbulent flow

2、)：流：流速超过某值时，红墨水迹线破速超过某值时，红墨水迹线破裂。各层流体质点相互掺混，裂。各层流体质点相互掺混，出现不规则、随机出现不规则、随机(su j)(su j)脉动速度。脉动速度。实验表明：粘性流动存在两种实验表明：粘性流动存在两种流动状态流动状态层流和湍流。层流和湍流。laminarturbulent第1页/共18页第二页，共18页。vUdUdRe（non-dimensional number）粘性力惯性力ReRe临界临界 Reynolds number 流动状态发生转捩对应的流动状态发生转捩对应的Re number。2300Re圆管Udcr2300Re 2300Re crRecr

3、RecrRe 不是一个确定的常数，它与水流扰动等实验条件有关。扰不是一个确定的常数，它与水流扰动等实验条件有关。扰动大动大 低；扰动小低；扰动小 高。它的下限约高。它的下限约2300，上限会高达，上限会高达40000。5105 . 2Re平板xUcr第2页/共18页第三页，共18页。机翼机翼弦线与来流之夹角。弦线与来流之夹角。下上翼面的压下上翼面的压差形成的垂直于来流方向差形成的垂直于来流方向的合力。升力随攻角的增的合力。升力随攻角的增大而增大。大而增大。 沿流动方向的沿流动方向的作用力。作用力。第3页/共18页第四页，共18页。第4页/共18页第五页，共18页。(c) Re25(a) Re1

4、(b) Re15(d) Re40(f) Re400图9.6.1 真实流体的圆柱绕流(e) Re60ReDC第5页/共18页第六页，共18页。),(tcbapp ),(tcbarr tcbatcba,vrvtcbatcba,ava第6页/共18页第七页，共18页。 ),(321qqq),(321tqqqvv ),(321tqqqpp ),(321tqqq),(,tcbatcbavB),(),(tcbattcbaav第7页/共18页第八页，共18页。ttzyxtttwztvytuxDtDt),(),(lim0BBBtt)(rM)(),(),(2tOtwztvytuxttttttBBBBrBvrBz

5、wyvxutDtDBBBBBBvBB)(tDtDTaylorTaylor),(trB),(ttt vrB)(rMkjirvwvut),()(tMvr质点质点第8页/共18页第九页，共18页。BvBB)(tDtD对流导数对流导数Convective derivative局部导数局部导数Local derivative质点导数质点导数Material derivativeu1u2vtDtD密度的质点导数密度的质点导数 vvvva)(tDtD对流加速对流加速度度局部加速局部加速度度质点加速度质点加速度：)(vtDtD0t0)(v 定常流动；定常流动；（Material derivative oper

6、ator）均匀流动均匀流动第9页/共18页第十页，共18页。zwwywvxwutwazvwyvvxvutvazuwyuvxuutuazyxzvvvrvrvvtvarvvzvvvrvrvvtvarvzvvvrvrvvtvazzzzrzzrzrrzrrrrr2ctgRvvRvvDtDvactgRvRvvDtDvaRvRvDtDvaRRRR222sinRvRvRvtDtDR ),(zr1, 1321hrhh),(Rsin, 1321RhRhh),(zyxvvva)(t展开式展开式第10页/共18页第十一页，共18页。tqqq;,321BB 0t321,qqqBB 0t（uni- and non-uniform flow)均匀流动均匀流动 非均匀流动非均匀流动 0)(BBBBt0)(;,BBBBtzyx第11页/共18页第十二页，共18页。tRtzr,BBBtzyx,BB 0,zytxBB0,ztrtyxBBByx第12页/共18页第十三页，共18页。kjirtcbaztcbaytcbax,tzyx,vdtrddtdvr dttzyxwdztzyxvdytzyxudx,0tt cba,第13页/共18页第十四页，共18页。kjirdzdydxdtzyx,v0vrd),(),(),(tzyxwdztzyxvdytzyxudx第14页/共18页第十五页，