流体力学课件——上海交通大学精品课程讲解.ppt

流体力学 上海交通大学－精品课程－流体力学 流体力学”的配套教材，内容包括：流体力学的研究任务、方法及流体的主要力学性质；流体静力学；流体动力学基础；明渠流；堰流与闸孔出流；渗流；气体动力学基础；湍流射流。本书符合人才培养目标及课程的基本要求，深度适宜，科学理论与概念阐述准确，注重理论联系实际。与本书配套的有教学软件和试题库，可供读者使用。 第一章 绪 论 流体力学研究的主要内容： 1、建立描述流体平衡和运动规律的基本方程； 2、确定流体流经各种通道时速度、压强的分布　 规律； 3、探求流体运动中的能量转换及各种能量损失　 的计算方法； 4、解决流体与限制其流动的固体壁面间的相互 　 作用力。 相对平衡流体所受的质量力：重力 惯性力 讨论作等角速旋转运动容器内液体的相对平衡。 如图，盛有液体的圆柱形容器绕铅垂轴 z 以角速度ω作旋转运动，液体被甩向外周。 当旋转角速度ω稳定不变时，液体形成如图所示的自由表面，液体质点之间不再有相对运动,液体连同容器作整体回转。如果将运动坐标系固结在回转容器上,且坐标原点取在自由液面的最低点，则液体对运动坐标系形成相对平衡。 将各单位质量力的分量代入等压面微分方程式， 可得： ω2 x dx + ω2 y dy ? g dz = 0 或: 自由表面方程： 在自由表面上，当 r = 0 时，z = 0，可得积分常数 C = 0，故自由表面方程为： 在Oxy 坐标平面以上的旋转抛物体内的液体体积为 二、静压强分布规律 将前述单位质量力的各坐标分量代入平衡微分方程式的综合表达式中， 得： dp =ρ(ω2 x dx +ω2 y dy – g dz) ★ 马赫数： 马赫角? 超声速流动中被扰动与未被扰 动流体的分界面锥角。 依据 Ma（即 v 与 c 的关系）对可压缩流体的流动 分类： Ma 1 ( v c ) 亚声速流动 Ma 1 ( v c ) 超声速流动 Ma ? 1 ( v ? c ) （跨）声速流动 2、理想气体一元定常流动的基本方程式 连续方程： ? v A ? 常数 （计算流量） 由此式、声速公式及运动方程给出了流速与过流断面积的关系，即收缩管道及扩张管道的概念。 能量方程（伯努利方程）： 对运动方程积分 状态方程： 绝热方程： ★ 3、气流速度与流道断面积的关系 （变截面管道中的等熵流动） 可见：在收缩管道中（ dA 0）, Ma 1（亚声 速流）气体作加速运动； Ma 1 （超声 速流）气体作减速运动。（同样可分析 扩张管道） 4、滯止参数和临界参数（一元等熵流动的特征） 滯止状态、参数和临界状态、参数的概念 ★ 气流中任一断面的运动参数与滯止参数的关系： 根据能量方程有： 或用马赫数表示： 临界参数与滯止参数的关系： 上述公式中，当 v = c 即 Ma =1 时，将任一断面参数以临界断面参数 T*、p*、?* 代替即得。 小 结 本章主要介绍气体动力学的基础知识和基本方程， 讨论了可压缩气体一元定常等熵流动中各种参数之间的 关系和变化规律。 本章要求：1、掌握声速、马赫数的基本概念及表达式， 理解微小扰动波的传播过程和传播特征。 2、掌握一元定常气流的基本方程，了解气 流速度与密度的关系，理解变截面管流 中流动参数的变化规律。 3、了解一元等熵气流的两种特定状态及其 参数，掌握流动参数与马赫数的关系。 流体力学复习、总结 一、绪论 1、理解流体的连续介质模型概念 用假想的在空间连续分布的流体质点（流体微 团）来代替实际上由分