《高等工程流体力学》课件

《高等工程流体力学》ppt课件contents目录流体力学概述流体静力学基础流体动力学基础流体流动的阻力和损失流体流动的内部结构和形态流体流动的数值模拟方法流体力学概述01流体的定义、特性总结词流体力学主要研究流体（液体和气体）在静止和运动状态下的力学行为。流体具有连续性和可变形性，能够传递压力、剪切力和扭矩等力。流体的特性包括密度、粘度、压缩性和热传导性等，这些特性对流体运动和力学的分析具有重要影响。详细描述流体的定义与特性总结词：发展历程详细描述：流体力学作为一门学科，经历了漫长的发展过程。早期的流体力学研究可以追溯到古希腊时期，而近代流体力学的发展则始于17世纪的科学革命。随着数学、物理和工程技术的不断进步，流体力学逐渐形成了完整的理论体系，并在航空航天、船舶、水利、能源和环境等领域得到了广泛应用。流体力学的发展历程总结词：应用领域详细描述：流体力学在各个领域都有广泛的应用。在能源领域，流体力学应用于流体机械设计、流体热力学和燃烧学等方面；在交通运输领域，流体力学应用于船舶和航空器的设计和优化；在环境领域，流体力学应用于气象学、水文学和环境工程等方面；在工业领域，流体力学应用于泵、阀门、管道和通风系统等方面的设计和优化。此外，流体力学还在医学、食品科学和生物技术等领域得到应用。流体力学的应用领域流体静力学基础02总结词描述流体静压强的基本概念和特性，包括静压强的定义、性质以及其在流场中的作用。详细描述流体静压强是指流体在静止状态下单位面积上所受的压力，其特性包括流体内部各点静压强的相等、流体静压强随深度的增加而增大等。这些特性在流场中起着重要的作用，是流体静力学研究的基础。流体静压强及其特性总结词阐述流体平衡的微分方程，包括其推导过程、意义以及在流体力学中的应用。详细描述流体平衡的微分方程是流体力学中的基本方程之一，它描述了流体在平衡状态下应满足的条件。该方程的推导基于牛顿第二定律和流体连续性方程，其意义在于揭示了流体平衡状态的基本规律，是解决流体力学问题的重要工具。流体平衡的微分方程总结词分析重力场中流体的平衡状态，包括流体平衡的条件、重力对流体平衡的影响以及重力场中流体的稳定性。要点一要点二详细描述在重力场中，流体的平衡状态由流体自身的重力和其他力（如压力、表面张力等）共同决定。重力对流体的平衡具有重要影响，可以导致流体出现各种形状的平衡状态。此外，研究重力场中流体的稳定性对于预测流体行为和防止流体失稳具有重要意义。重力场中流体的平衡VS列举流体静力学在工程实践中的具体应用，包括流体静压强的测量、流体静压力的计算以及流体静力学在建筑设计等领域的应用。详细描述流体静力学在工程实践中具有广泛的应用价值。例如，通过测量流体静压强可以推算流体的流量、流速等参数；计算流体静压力可以确定流体对容器壁的作用力；流体静力学原理还被广泛应用于建筑设计等领域，以确保建筑物的安全性和稳定性。总结词流体静力学的应用流体动力学基础03以流体质点为研究对象，描述其运动轨迹和速度变化。拉格朗日法欧拉法质点导数固定空间点，描述流体质点经过该点的速度矢量。描述流体质点随时间的变化率，如速度、加速度等。030201流体运动的描述方法流体运动的连续性方程质量守恒原理单位时间内流进或流出控制体的流体质量之差等于该控制体内流体质量的增加或减少。连续性方程的建立通过质量守恒原理，将控制体内流体的质量变化表示为流速和密度变化的关系式。流体动量的变化率等于作用在流体上的外力之和。根据动量定理，将作用在流体上的力表示为流速和压力的变化关系式。动量定理动量方程的建立流体运动的动量方程能量守恒原理单位时间内流入或流出控制体的能量之差等于该控制体内能量的增加或减少。能量方程的建立通过能量守恒原理，将控制体内能量的变化表示为流速、压力和温度的变化关系式。流体运动的能量方程流体流动的阻力和损失04由于流体与固体壁面的摩擦而产生的阻力，通常与流速和流体性质有关。摩擦阻力由于流体流经物体形状变化而产生的阻力，如流体流经阀门、管件等时的阻力。形状阻力由于流体流经局部障碍物或急剧改变流向而产生的阻力，如流体流经弯头、三通等时的阻力。局部阻力流体流动的阻力局部水头损失流体流经局部障碍物或急剧改变流向时，由于流体的惯性力和粘性力的共同作用而引起的能量损失。加速水头损失由于流体速度增加而引起的能量损失，通常发生在流体流入或流出水泵、风机等转动设备时。沿程水头损失流体在管道或渠道内流动时，由于流体的粘性和管壁的粗糙度引起的能量损失。流体流动的水头损失流体输送01在石油、化工、水利等领域中，需要利用各种泵、风机等设备将流体从一个地方输送到另一个地方，流体流动的阻力和损失是影响输送效率和经济性的重要因素。热能转换02在热力发电、供热等领域中，需要利用热能转换技术将燃料的化学能转换成热能，再转换成机械能或电能，流体流动的阻力和损失是影响热能转换效率的重要因素。环境保护03在污水处理、烟气脱硫等领域中，需要利用各种流体处理技术来减少污染物的排放，流体流动的阻力和损失是影响处理效果和运行成本的重要因素。流体流动阻力和损失的应用流体流动的内部结构和形态05层流流体在流动过程中，流层之间互不混杂，呈有条不紊的有序流动状态。湍流流体在流动过程中，流层之间出现混杂，呈紊乱的无序流动状态。层流与湍流流体流动的转捩和分叉流体从一种流动状态转变成另一种流动状态的过程。转捩流体流动过程中出现分叉现象，即流体的流动方向发生改变。分叉稳定性流体在流动过程中保持原有流动状态的能力。不稳定性流体在流动过程中不能保持原有流动状态，出现流动失稳的现象。流体流动的稳定性流体流动的数值模拟方法06通过将连续的流体流动问题离散化为差分方程，有限差分法是一种常用的数值模拟方法。总结词有限差分法的基本思想是将流场在空间和时间上进行离散，将偏微分方程转化为差分方程，通过求解差分方程得到流场的近似解。该方法在处理一维问题时较为简单，但在处理多维问题时较为复杂。详细描述有限差分法有限元法是一种将连续的流场离散化为有限个小的单元，通过求解这些单元的方程来得到流场近似解的方法。总结词有限元法的优点在于能够处理复杂的边界条件和不规则的流场区域，且易于实现并行计算。然而，该方法需要较大的计算资源和存储空间，且在处理多维问题时较为复杂。详细描述有限元法总结词有