第三章:流體動(dòng)力學(xué)的基本原理
一盐数、流體動(dòng)力學(xué)積分型基本方程
1边琉、質(zhì)量體和控制體
(1)質(zhì)量體(閉系統(tǒng)):流場(chǎng)中封閉流體面所包含的流體稱(chēng)為質(zhì)量體抑进。
(2)控制體(開(kāi)系統(tǒng)):被流體所流過(guò)的戈泼、由相對(duì)于某一參考系不隨時(shí)間變化的骂倘、封閉曲面包含的流體稱(chēng)為控制體眼滤。
2、隨體導(dǎo)數(shù)和局部導(dǎo)數(shù)
隨體導(dǎo)數(shù):質(zhì)量體內(nèi)某物理量的總和隨時(shí)間的增長(zhǎng)率历涝。
局部導(dǎo)數(shù):控制體內(nèi)某物理量的總和隨時(shí)間的增長(zhǎng)率诅需。
3漾唉、輸運(yùn)公式:任意時(shí)刻,質(zhì)量體內(nèi)物理量的隨體導(dǎo)數(shù)等于該時(shí)刻形狀堰塌、體積相同的控制體內(nèi)該物理量的局部導(dǎo)數(shù)與通過(guò)該控制體表面的輸運(yùn)量之和赵刑。
4、質(zhì)量體上的守恒方程 —— Lagrange 積分型方程
質(zhì)量守恒方程(連續(xù)方程)场刑、動(dòng)量守恒方程(運(yùn)動(dòng)方程)般此、動(dòng)量矩守恒方程、能量守恒方程牵现。
5铐懊、控制體上的守恒方程 —— Euler 積分型方程
將質(zhì)量體上的守恒方程用輸運(yùn)公式,可得到控制體上的守恒方程瞎疼。
(1)連續(xù)方程:
(2)動(dòng)量方程:
(3)動(dòng)量矩方程:
(4)能量方程:
6科乎、定常流中的常用公式
(1) 定常流中沿流管截面的質(zhì)量流量相等
(2) 理想流體在勢(shì)力場(chǎng)中做絕熱定常流動(dòng)的能量方程
(3) 理想流體在勢(shì)力場(chǎng)中做絕熱、定常流動(dòng)贼急、沿流線茅茂、的能量方程
沿流線的Bernoulli方程:
(4) 理想流體勢(shì)力場(chǎng)中不可壓縮、定常流動(dòng)太抓、沿流線空闲、的能量方程
流管能收縮成流線嗎?不一定
流線和渦線會(huì)重合嗎腻异?能重合
7、非慣性參考系中的守恒方程
二这揣、積分型守恒方程的應(yīng)用
三悔常、流體動(dòng)力學(xué)微分型基本方程
1、微分型基本方程
2给赞、微分型基本方程組封閉性討論
(1)本構(gòu)方程:流體微團(tuán)的應(yīng)力狀態(tài)和微團(tuán)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)間的物性關(guān)系 式机打,稱(chēng)為介質(zhì)的本構(gòu)方程。
(2)熱力學(xué)狀態(tài)方程
常用粘性流體微分型封閉方程組
(1)重力場(chǎng)中符合牛頓流體假設(shè)和傅里葉定律 的常比熱完全氣體的流動(dòng)
(2)重力場(chǎng)中均質(zhì)不可壓縮牛頓流體的流動(dòng)
3片迅、邊界條件和初始條件
四残邀、流體靜力學(xué)
1、流體靜力學(xué)基本方程
靜止條件下:或柑蛇。代入可得:
2芥挣、靜止流場(chǎng)的質(zhì)量力條件
正壓流體:流體質(zhì)點(diǎn)的密度只是當(dāng)?shù)貕簭?qiáng)的函數(shù)。不滿足該關(guān)系的流體稱(chēng)為斜壓流體耻台。
正壓流體的壓力函數(shù):
4空免、重力場(chǎng)中靜止流體的壓強(qiáng)分布
(1)重力場(chǎng)中的靜止液體(均質(zhì)不可壓)
(2)重力場(chǎng)中的靜止大氣
完全氣體:,且盆耽。
補(bǔ)充方程:絕熱大氣和等溫大氣蹋砚。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣模型:海平面扼菠、對(duì)流層、同溫層坝咐,循榆。
5、非慣性坐標(biāo)系中的靜止液體
6墨坚、重力場(chǎng)中靜止流體作用在固體表面上的合力秧饮、合力矩、壓力中心
(1)靜止液體作用于物體表面上的合力框杜。
(2)靜止液體作用于物體表面上的合力矩
(3)壓力中心