第六章流体力学（三）

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页勘察设计注册工程师流体力学张英第六章流体力学第三节流体动力学一.流体运动学基本概念流体运动学：研究流体运动要素随时光、空间的变化。流体运动要素：速度、加速度、压强、动量、能量等。描述流体运动的主意：1.拉格朗日法--固体力学研究质点和质点运动的主意2.欧拉法研究流体质点通过空间固定点时的运动参数随时光和空间的变化，综合流场中所有点的运动参数的变化情况，就可以得到囫囵流体的运动逻辑。一.流体运动学基本概念加速度欧拉法描述流体运动时，加速度=当地加速度+迁移加速度当地加速度：同一空间点上，因为时光变化引起的速度变化迁移加速度：同一时刻，因为流体质点的位置移动引起的速度变化6-12（2008）欧拉法描述液体运动时，表示同一时刻因位置变化而形成的：(A)当地加速度(B)迁移加速度(C)液体质点加速度(D)加速度一.流体运动学基本概念当地加速度：同一空间点上，因为时光变化引起的速度变化迁移加速度：同一时刻，因为流体质点的位置移动引起的速度变化当水箱水位不变时：同一位置质点速度不随时光变化，当地加速度等于零；同一时刻因位置不同而产生的迁移加速度不等于零当水箱水位逐渐下降时：同一位置质点速度随时光变化，当地加速度不等于零；同一时刻因位置不同而产生的迁移加速度不等于零；二.迹线、流线、元流、总流等基本概念（一）.迹线：一个流体质点，在一段时光，在空间运动的轨迹线。（二）.流线：某一时刻，有许多流体质点联成的一条空间曲线。曲线上所有质点，在该时刻的速度矢量，在该点与曲线相切，这条曲线为这一时刻的一条流线。6-13（2007）描述液体运动有迹线和流线的概念。(A)流线上质点不沿迹线运动（质点都是沿迹线运动）质点运动的轨迹称为流线（轨迹是迹线不是流线）(C)流线上质点的流速矢量与流线相切(D)质点的迹线和流线都重合（惟独在恒定流中迹线和流线重合）c二.迹线、流线、元流、总流等基本概念流线特点：a、同一时刻的不同流线，不能相交。b、流线不能折转，而是一条光洁的曲线。c、流线簇的疏密反映了速度的大小流线密集的地方流速大，稀疏的地方流速小。运动流体的囫囵空间可绘出一系列的流线，成为流线簇，流线簇构成的流线图称为流谱流线疏密与流速大小———仅限于上下游比较二.迹线、流线、元流、总流等基本概念（三）流管、元流、总流、过流断面流管：在流场中任取一封闭曲线Ｃ，要求曲线Ｃ本身不是流线，它所包围的面积为无限小，经过曲线Ｃ的每一点作流线，这些流线所构成的管状表面，称为流管。元流：满流管的液流成为元流或极小流速总流：无数的元流总和成为总流c.二.迹线、流线、元流、总流等基本概念（四）.流量、断面平均速度1.流量(1)体积流量：单位时光内通过过流断面的流体体积。(2)分量流量：单位时光内通过过流断面的流体分量。(3)质量流量：单位时光内通过过流断面的流体质量流量、断面平均速度流量、断面平均速度:断面平均速度断面上某点的流速:断面平均速度题目6-14（2005）输水管道的直径为200mm，输水量为1177kN/h（分量流量），断面平均流速为m/s。(A)1.06(B)2.06(C)3.06(D)4.06解：由断面平均流速分量流量：答案：(A)（五）流体运动的分类1.恒定流与非恒定流(按照是否随时光变化)恒定流：流场中所有空间点上的任何运动要素都不随时光而变化。当地加速度等于0；迁移加速度可能不等于0。非恒定流:流场中所有空间点上的运动要素随时光而变化的流动。当地加速度不等于0；非恒定流情况下，流线位置随时光而变；流线与迹线不重合。恒定流情况下，流线位置不随时光而变，且与迹线重合。（五）.流体运动的分类2.匀称流与非匀称流(按照是否沿流程变化)匀称流：流线是平行直线流动（运动要素沿流程不变的流动）。非匀称流：若流线不平行，或不是直线的流动，为非匀称流。非匀称流又可分为：非匀称流又可分为：渐变流（缓变流）：流线几乎是平行直线的流动。急变流：反之为急变流匀称流：迁移加速度等于0；非匀称流：迁移加速度不等于0题目vv 6-15（2009）按照恒定流的定义，下列说法中准确的是。(A)各断面流速分布相同(B)各空间点上所有运动要素均不随时光而变化(C)流线是互相平行的直线(D)流动随时光按一定逻辑变化6-16（2006）非恒定匀称流是。(A)当地加速度为零，迁移加速度不为零(B)当地加速度不为零，迁移加速度为零(C)当地加速度与迁移加速度均不为零(D)当地加速度与迁移加速度均不为零，但合加速度为零匀称流：运动要素沿流程不变的流动（迁移加速度为零）非恒定流:运动要素随时光而变化的流动（五）.流体运动的分类3.有压流、无压流、射流有压流没有自由液面的流动，如室内给水系统、水泵输水管中的流动无压流（也称为重力流）具有自由液面的流体运动。如：江水、河流、引水渠等的流动。射流流体经孔口或管嘴喷射到某一空间的流动。如消防水枪喷水。三.恒定流延续性方程按照质量守恒定理，单位时光