《fluent培訓(xùn)》ppt課件-文庫吧
2024-12-26 15:38 本頁面
【正文】 為什么要提出理想流體？ – 簡化計算。 – 在數(shù)學(xué)上有很多成熟的、嚴(yán)格的解決理想流體運動（勢流）的方法。 13 理想氣體方程式 ? 理想氣體方程式 PV=nRT P：壓力； V：體積； T：溫度 (K) n: 氣體的摩爾量； R:氣體常數(shù) ? 幸運的是，在工程應(yīng)用范圍內(nèi)，實際氣體采用理想氣體方程式進(jìn)行近似可以達(dá)到足夠的精度。 14 流體運動的描述方法 ? 拉格朗日法 ? 歐拉法 。 15 拉格朗日法 ? 該方法著眼于流體內(nèi)部各質(zhì)點的運動情況，描述流體的運動形態(tài)。 ? 任意流體質(zhì)點的空間位置，將是質(zhì)點的起始坐標(biāo)(a,b,c) 以及時間 t的單值連續(xù)函數(shù)。 ? 采用拉格朗日法時，速度和加速度只需對 r進(jìn)行求導(dǎo)即可，比較方便。 16 歐拉法 ? 歐拉法不是著眼于個別流體質(zhì)點的運動，而是著眼于整個流場的狀態(tài)，即研究表征流場內(nèi)流體流動特性的各種物理量的矢量場與標(biāo)量場。 ? 區(qū)別 – 拉格朗日法：將坐標(biāo)原點建立在流體質(zhì)點上，隨流體質(zhì)點運動。 – 歐拉法：將坐標(biāo)原理建立在流場中，坐標(biāo)系不再隨流體質(zhì)點的運動而運動。 ? 在流體力學(xué)中的應(yīng)用更為廣泛。 17 歐拉法 18 歐拉法 ? 歐拉法中，對加速度的求解與拉格朗日法不同。 ? 由于坐標(biāo)不再在流體質(zhì)點上，因此對加速度必須采用全導(dǎo)數(shù)的方法求得，又稱物質(zhì)導(dǎo)數(shù) 。 ? 以 x坐標(biāo)為例： – 第 1項：固定點上的流體質(zhì)點的加速度，稱當(dāng)?shù)丶铀俣萳ocal acceleration，或者 unsteady acceleration 。 – 第 2～ 4項：由于流體運動空間位置發(fā)生變化產(chǎn)生的加速度，又稱遷移加速度（對流加速度， conversion acceleration） 19 定常流動與非定常流動 ? 定常流動 – 流場內(nèi)的流動情況不隨時間變化而變化。 – 工程中絕大部分穩(wěn)定運行的可采用定常流動來描述。如：鍋爐燃燒、風(fēng)機(jī)運行、化工過程 … ? 非定常流動 – 流場內(nèi)的流動情況隨時間變化而變化。 – 一般研究瞬態(tài)過程時，需要考慮為非定常流動。如鍋爐點火過程、風(fēng)機(jī)啟動等。 20 伯努利方程 ? 適用條件 – 理想流體；不可壓縮；定常流動；質(zhì)量力僅為重力。 – 沿 流線 方向積分（只有同在流線上的點，才能用伯努利方程表示） 21 伯努利方程 ? 第一項： U2/2g：稱為動壓頭。 ? 第二項： P/ρg+z：稱為靜壓頭 ? 兩者之和： H0：稱為總壓（ total pressure） ? 物理意義：在流線中的各點，動壓和靜壓之間可以相互轉(zhuǎn)化，速度越大，相應(yīng)的靜壓越小，而總壓保持守恒。 ? 是畢托管等測速裝置的原理。 22 三大守恒定律 ? 三大守恒定律指的是： 質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒 定律。 ? 是流體力學(xué)的基礎(chǔ)，事實上，只要能夠得到滿足這三個守恒定律的解，就可以求解任何流體力學(xué)問題。 ? 直接數(shù)值模擬（ DNS）即是對這三個守恒定律的直接離散求解，不依賴任何物理模型。 ? 為何要有這么多理論模型（如邊界層、湍流、層流）？ – 動量方程是非線性的，難以求解。 – 直接數(shù)值模擬耗計算時間和內(nèi)存（目前只能進(jìn)行到 cm、 1s級尺度），無法解決工程問題 – 直接數(shù)值模擬無法揭示一些物理規(guī)律 23 質(zhì)量守恒定律 ? 又稱 連續(xù)性方程 。 ? 物理意義 流入控制體的質(zhì)量 流出控制體的質(zhì)量 =控制體自身質(zhì)量的變化量 24 質(zhì)量守恒定律 ? 微分形式的三維流動連續(xù)性方程 ? 第一項：控制體內(nèi)流體質(zhì)量的改變。 ? 后三項：流入、流出控制體的流體質(zhì)量。 ? 對于
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