第3章-动量传输的基本定律ppt课件

我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物流体动力学（包括运动学）是研究流体动力学（包括运动学）是研究流体在外力作用下的运动规律流体在外力作用下的运动规律，内，内容包括流体运动的方式和速度、加容包括流体运动的方式和速度、加速度、位移、转动等随空间与时间速度、位移、转动等随空间与时间的变化，以及研究引起运动的原因的变化，以及研究引起运动的原因和决定作用力、力矩、动量和能量和决定作用力、力矩、动量和能量的方法。的方法。第三章第三章 动量传输的基本方程动量传输的基本方程1流体动力学（包括运动学）是研究流体在外力作用下的运动规律，内我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 质量、动量、能量守恒定律质量、动量、能量守恒定律（1）物质不灭定律物质不灭定律（或质量守恒定律）（或质量守恒定律）连续性方程连续性方程（2）牛顿第二定律牛顿第二定律（动量守恒定律）（动量守恒定律）动量方程（纳维动量方程（纳维-斯托克斯方程、欧拉斯托克斯方程、欧拉方程）方程）（3）热力学第一定律热力学第一定律（或能量守恒定（或能量守恒定律）能量方程（伯努利方程）律）能量方程（伯努利方程）2 质量、动量、能量守恒定律2我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.1 质量守恒定律与流体流动的连续性方程质量守恒定律与流体流动的连续性方程3.2粘性流体动量平衡方程粘性流体动量平衡方程(N-S方程）方程）3.3 理想流体动量平衡方程理想流体动量平衡方程欧拉方程欧拉方程3.4伯努利方程伯努利方程33.1 质量守恒定律与流体流动的连续性方程3.2粘性流体动量我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.1 3.1 质量守恒定律与流体流动的质量守恒定律与流体流动的连续性方程连续性方程由于我们把流体视为连续介质，因为不由于我们把流体视为连续介质，因为不管流体作怎样的流动，质量守恒定律是管流体作怎样的流动，质量守恒定律是必须要满足的，不满足质量守恒的流动必须要满足的，不满足质量守恒的流动形式是不存在的。另一方面，仅由动量形式是不存在的。另一方面，仅由动量守恒导出的运动方程是不封闭的，即未守恒导出的运动方程是不封闭的，即未知量的个数多于方程的个数，要使方程知量的个数多于方程的个数，要使方程封闭，连续性方程也是必须要引入的。封闭，连续性方程也是必须要引入的。43.1 质量守恒定律与流体流动的连续性方程由于我们把流体视为我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物5连续性方程5我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物66我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物77我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物88我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物99我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物10讨论：10我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1111我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物12柱坐标系下的连续性方程 12我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1313我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.2粘性流体动量平衡方程（纳维粘性流体动量平衡方程（纳维斯托克斯方程）斯托克斯方程）143.2粘性流体动量平衡方程（纳维斯托克斯方程）14我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物粘性流体的动量传输有两种基本粘性流体的动量传输有两种基本方式：方式：15粘性流体的动量传输有两种基本方式：15我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物直角坐标系直角坐标系N-S方程的推导方程的推导 由流体对流而进行的对流动量传输，其对流动量通量由流体对流而进行的对流动量传输，其对流动量通量有如下有如下含意和确定方法含意和确定方法含意和确定方法含意和确定方法：AxXYZux在单位时间流入在单位时间流入Ax面的质量为面的质量为 16直角坐标系N-S方程的推导 由流体对流而进行的对流动量传输，我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物对流动量通量有如下对流动量通量有如下含意和确定方法含意和确定方法对质量通量乘以流体的速度对质量通量乘以流体的速度ux，为动量通量，为动量通量 对流流动量通量量通量=kg/ms2（N/m2）17对流动量通量有如下含意和确定方法质量通量为 对质量通量乘以流我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物微元体对流动量收支差量微元体对流动量收支差量在流场中取出元体空间dxdydz，按上列定义式确定元体对流动量的收支差量ABdxdydzxyz18微元体对流动量收支差量在流场中取出元体空间dxdydz，按上我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物ux ux ux ux，uy ux，uz uxuyuy ux uy，uy uy，uz uy 9个分量个分量uzuz ux uz，uy uz，uz uz19ux ux ux ux，uy ux我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物ABdxdydzxyz20ABdxdydzxyz20我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2121我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2222我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2323我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物微元体粘性动量收支差量微元体粘性动量收支差量 24微元体粘性动量收支差量 24我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物与与ux组成，从组成，从A面传入的粘性动量通量面传入的粘性动量通量从从B面传出的粘性动量通量面传出的粘性动量通量故动量通量收支差量故动量通量收支差量=单位时间的粘性动量收支差量单位时间的粘性动量收支差量=25与ux组成，从A面传入的粘性动量通量从B面传出的粘性动量通量我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物同理，速度同理，速度ux分别与分别与组成的粘性动量收支差量有：组成的粘性动量收支差量有：和和以以ux为准的元体粘性动量的收支差量：为准的元体粘性动量的收支差量：26同理，速度ux分别与组成的粘性动量收支差量有：我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物同理，以同理，以uy及及uz为准的元体粘性动量收支差量各为准的元体粘性动量收支差量各相应为相应为 27同理，以uy及uz为准的元体粘性动量收支差量各相应为 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物微元体作用力的总和微元体作用力的总和 28微元体作用力的总和 28我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2929我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物微元体的动量蓄积量微元体的动量蓄积量 30微元体的动量蓄积量 30我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物按三个坐标方向分别整理：按三个坐标方向分别整理：31按三个坐标方向分别整理：31我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物32讨论：32我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.3 3.3 理想流体动量平衡理想流体动量平衡方程方程欧拉方程欧拉方程333.3 理想流体动量平衡方程欧拉方程33我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3434我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.4伯努利方程伯努利方程353.4伯努利方程伯努利方程的导出 35我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物设流线上任一微元段设流线上任一微元段ds的各分量为的各分量为dx、dy、dz，对上式两边分别乘以，对上式两边分别乘以dx、dy、dz。则：则：36设流线上任一微元段ds的各分量为dx、dy、dz，对上式两边我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物从流线方程可知：从流线方程可知：uxdy=uydx，uydz=uzdy，uzdx=uxdz 代代入上式中，得入上式中，得 37从流线方程可知：uxdy=uydx，uydz=uzdy，uz我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物取Z轴垂直地面：gz=-g，gx=0，gy=0；38同理 各式相加，得：取Z轴垂直地面：gz=-g，我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 理想流体一维稳定流动的欧拉方程理想流体一维稳定流动的欧拉方程，它表达了，它表达了沿任意一根流线流体质点的压力、密度、速度沿任意一根流线流体质点的压力、密度、速度和位移（高度上）的微分关系。和位移（高度上）的微分关系。39因为：所以有：整理理想流体一维稳定流动的欧拉方程，它表达我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物沿流线积分，则可确定出流体质点沿流线空间沿流线积分，则可确定出流体质点沿流线空间不同点之间流动时的动量平衡关系式，其积分不同点之间流动时的动量平衡关系式，其积分形式为形式为在下图的具体条件下对上式积分，并设流体为不可压缩在下图的具体条件下对上式积分，并设流体为不可压缩流体流体40沿流线积分，则可确定出流体质点沿流线空间不同点之间流动时的动我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（1）（2）xyz0gp1，u1p2，u2z2z112(3-25)式41（1）（2）xyz0gp1，u1p2，u2z2z112或即为我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物对于单位重量的流体，由对于单位重量的流体，由(3-25)式成为式成为式中各项的单位均为长度式中各项的单位均为长度(m)，因，因m=Nm/N，则各项分别代表单位重量流体所具有的位，则各项分别代表单位重量流体所具有的位能、静能和动能；又相应称为位压头、静压能、静能和动能；又相应称为位压头、静压头和动压头。头和动压头。42对于单位重量的流体，由(3-25)式成为式中各项的单位均为长我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物当流体当流体静止时静止时，不存在对流动量传输，不存在对流动量传输，也无粘性动量的传输过程；流体仅是也无粘性动量的传输过程；流体仅是处于压力与重力的平衡状态，仅存在处于压力与重力的平衡状态，仅存在位能与静能的转换，即位能与静能的转换，即43当流体静止时，不存在对流动量传输，也无粘性动量的传输过程；流我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物伯努利方程的应用伯努利方程的应用44伯努利方程的应用44我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物0p1，u1 p2，u2（1）（3）p1，u1 p2，u2 z1z2p1，u1 p2，u2（2）450p1，u1 p2，u2（1）（3）p1，u1 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1）由）由故位能不变，对不可压缩流体，当管截面不变，由连故位能不变，对不可压缩流体，当管截面不变，由连续性方程可知续性方程可知说明，两截面间的静压力差等于该段的能量损失，表现为压力（静能）向损失能量的转换过程。因此因此或或461）由故位能不变，对不可压缩流体，当管截面不变，由连续性方程我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2）因此水平管流，流动中平均位能不变）因此水平管流，流动中平均位能不变所以所以由截面由截面1流向流向2时时理想流体流动中无能量损失理想流体流动中无能量损失h=0，因此有，因此有472）因此水平管流，流动中平均位能不变所以由截面1流向2时理想我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3）此时存在三种能量的相互转换过程，有：）此时存在三种能量的相互转换过程，有：当流体自下向上流动，其位能增加，动能因截当流体自下向上流动，其位能增加，动能因截面增大而降低。面增大而降低。483）此时存在三种能量的相互转换过程，有：当流体自下向上流动，我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物4949我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物取距管入口稍远速度为取距管入口稍远速度为0处为截面处为截面1，管内取，管内取负压点处为截面负压点处为截面2，因水平流动位能无变化，因水平流动位能无变化，有：有：以大气压为准以大气压为准50取距管入口稍远速度为0处为截面1，管内取负压点处为截面2，因我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物已知已知则则 得得故空气流量为：故空气流量为：51已知则 得故空气流量为：51我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物5252我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物本章重点介绍了本章重点介绍了连续性方程连续性方程连续性方程连续性方程，流体流动条件下的动量，流体流动条件下的动量及作用力之间的平衡与转换关系的及作用力之间的平衡与转换关系的粘性流体动量平衡粘性流体动量平衡粘性流体动量平衡粘性流体动量平衡方程方程方程方程，理想流体的动量平衡方程即，理想流体的动量平衡方程即欧拉方程欧拉方程欧拉方程欧拉方程，对理想，对理想流体在稳定流动条件下、具有一维流动特征的动量平流体在稳定流动条件下、具有一维流动特征的动量平衡关系的衡关系的伯努利方程伯努利方程伯努利方程伯努利方程，以及实际流体的伯努利方程。，以及实际流体的伯努利方程。连续性方程、动量方程、伯努利方程是流体流动最基连续性方程、动量方程、伯努利方程是流体流动最基本规律的模型化结果，是物理三大守恒定律在流体应本规律的模型化结果，是物理三大守恒定律在流体应用上的数学表达式和控制方程。从理论角度来讲，应用上的数学表达式和控制方程。从理论角度来讲，应用三大方程可以解决我们关心的流场分布问题。用三大方程可以解决我们关心的流场分布问题。53本章重点介绍了连续性方程，流体流动条件下的动量及作用力之间的