《水动力学基础》PPT课件.ppt

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1、23水动力学基础本章主要内容：基本概念三大方程及基本应用23-1描述液体运动的两种方法1拉格朗日法拉格朗日法以研究个别液体质点的运动为基础，通过对每个液体质点运动规律的研究来获得整个液体运动的规律性。所以这种方法又可叫做质点系法。运动轨迹：质点速度：23-1描述液体运动的两种方法2欧拉法欧拉法是以考察不同液体质点通过固定的空间点的运动情况来了解整个流动空间的流动情况，即着眼于研究各种运动要素的分布场，所以这种方法又叫做流场法。23-1描述液体运动的两种方法23-1描述液体运动的两种方法23-2研究液

2、体运动的若干基本概念1恒定流、非恒定流恒定流：在流场中，任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变。运动要素仅仅是空间坐标的连续函数，而与时间无关。恒定流时，所有的运动要素对于时间的偏导数应等于零。（当地加速度为0）21恒定流、非恒定流非恒定流：流场中任何点上有任何一个运动要素是随时间而变化的。3-2研究液体运动的若干基本概念23-2研究液体运动的若干基本概念2流线、迹线迹线：某一液体质点在运动过程中，不同时刻所流经的空间点所连成的线称为迹线，即液体质点运动时所走过的轨迹线。流线：是某一瞬时在流场中

3、绘出的一条曲线，在该曲线上所有各点的速度向量都与该曲线相切。2流线特征：1）流线充满整个流场，一般是光滑不相交的曲线（理论上在边界的折角转弯处可以相交,但交点无速度）；2）恒定流时，流线的形状位置不随时间变化，流线与迹线重合。3）对不可压缩液体，流线簇的疏密程度反映了该时刻流场中各点流速的大小（密处大）。3-2研究液体运动的若干基本概念23流管、元流、总流、过水断面流管：在水流中任意一微分面积dA（如图），通过该面积的周界上的每一个点，均可作一根流线，这样就构成一个封闭的管状曲面，称为流管。3-2研

4、究液体运动的若干基本概念23流管、元流、总流、过水断面元流：充满以流管为边界的一束液流，称为元流（也叫微小流束）。性质：元流内外液体不会发生交换；恒定流元流的形状和位置不会随时间而改变，非恒定流时将随时间改变；横断面上元流各点的流速和压强可看作是相等的。总流：任何一个实际水流都具有一定规模的边界，这种有一定大小尺寸的实际水流称为总流。总流可以看作是由无限多个微小流束所组成。3-2研究液体运动的若干基本概念23流管、元流、总流、过水断面过水断面：与微小流束或总流的流线成正交的横断面称为过水断面。该面积

5、dA或A称为过水面积，单位m2。注意：过水断面可为平面也可为曲面。3-2研究液体运动的若干基本概念24流量、断面平均流速流量：单位时间内通过某一过水断面的液体体积称为流量。流量常用的单位为米３／秒（m3/s），符号Ｑ表示。元流流量dQ总流流量断面平均流速：总流过水断面上的平均流速ν，是一个想象的流速，如果过水断面上各点的流速都相等并等于ν，此时所通过的流量与实际上流速为不均匀分布时所通过的流量相等，则流速ν就称为断面平均流速。引入断面平均流速的概念，可以使水流运动的分析得到简化。3-2研究液体运动的

6、若干基本概念25均匀流、非均匀流均匀流：当水流的流线为相互平行的直线时，该水流称为均匀流。均匀流与恒定流是二个不同的概念。恒定流时，当地加速度为零，均匀流时，迁移加速度为零。均匀流特性：1）．过水断面为平面，且过水断面的形状和尺寸沿程不变。2）．同一流线上不同点的流速应相等，从而各过水断面上的流速分布相同，断面平均流速相等。3）．过水断面上的动水压强分布规律与静水压强分布规律相同，即在同一过水断面上各点测压管水头为一常数。3-2研究液体运动的若干基本概念25均匀流、非均匀流OOdndAαpp+dp3

7、-2研究液体运动的若干基本概念25均匀流、非均匀流证明：如图，取微分柱体下端动水压力为上端动水压力为内摩擦力及侧面动水压力投影为零柱体自重沿n方向的投影为n方向无加速度故有3-2研究液体运动的若干基本概念26渐变流、急变流非均匀流:若水流的流线不是相互平行的直线该水流称为非均匀流.按照流线不平行和弯曲的程度，分为渐变流、急变流两种类型：渐变流:当水流的流线虽然不是相互平行直线，但几乎近于平行直线时称为渐变流（缓变流）。渐变流的极限情况就是均匀流。渐变流近似按均匀流处理，动水压强服从静水压强分布。急变

8、流:若水流的流线之间夹角很大或者流线的曲率半径很小，这种水流称为急变流。急变流动水压强分布特性复杂。3-2研究液体运动的若干基本概念26非均匀渐变流与急变流3-2研究液体运动的若干基本概念26非均匀渐变流与急变流3-2研究液体运动的若干基本概念27一元流、二元流、三元流根据坐标系种类和放置方向来确定。先有前者才可以定后者。凡水流中任一点的运动要素只与一个空间自变量有关，这种水流称为一元流。流场中任何点的流速和两个空间自变量有关，此种水流称为二元流。若水流中任一点的流速