【正文】 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 課程回顧與復(fù)習(xí) 汽車工程流體力學(xué) 課程名稱 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 目錄 ? 緒論 ? 流體力學(xué)基本方程 ? 激 波 ? 氣體一元流動 ? 粘性流體力學(xué) ? 管路，孔口和管嘴的水力計算 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 緒論目錄 ? 流體力學(xué)的研究對象 ? 連續(xù)介質(zhì)模型 ? 作用在流體上的力 ? 流動流體的粘性 ? 流體物理性質(zhì) 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 流體力學(xué)的概念 流體力學(xué)： 研究流體在靜止和運動時的受力與運動規(guī)律。即流體在靜止和運動時的 壓力 分布， 流速 變化， 流量 大小， 能量傳遞與損失以及流體與固體壁面間的 相互作用力 等問題。 流體力學(xué)： 力學(xué)的一個分支。 力學(xué)研究中廣泛采用抽象的理論模型：如質(zhì)點，質(zhì)點組，剛體，連續(xù)介質(zhì)等。 理論力學(xué)研究這些理論模型的普遍運動規(guī)律和一般性原理。 連續(xù)介質(zhì)力學(xué)研究連續(xù)介質(zhì)的運動規(guī)律，包括彈性力學(xué)（固體）和流體力學(xué)（液體和氣體）。 名詞解釋 :連續(xù)介質(zhì) 由沒有空隙、完全充滿所占空間的無數(shù)質(zhì)點所組成的物質(zhì)。 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 流體力學(xué)的研究方法 ? 理論研究方法 ? 實驗研究方法 ? 數(shù)值研究方法 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 牛頓粘性實驗（一） z dz z x T U 結(jié)論： ? 與板面接觸的流體永遠粘附在板面上； ? 在兩板之間各層流體的速度按直線規(guī)律分布； ? 流體中各處壓強相等； ? 流體在運動時 ， 牽引上板運動的力 T與流體的接觸面積 A成正比 ， 與 U/Z成正比 ， 與壓強無關(guān) 。 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 引入比例系數(shù) μ 牛頓粘性方程 結(jié)論：粘性流體中的剪切應(yīng)力與剪切變形速度成正比。 UTAZ?ddUuT A AZz????dduz???牛頓粘性實驗（二） X Z U dduz西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 流體力學(xué)基本方程 ? 流體運動的描述方法 ? 流體運動的基本概念 ? 歐拉運動微分方程 ? 連續(xù)性方程 ? 流體微團的運動分析 ? 流體靜力學(xué) ? 伯努利（ Bernoulli）方程 ? 動量方程和動量矩方程 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 一 拉格朗日法（ Lagrange Method） 速度和加速度的描述 速度 ( , , , )( , , , )( , , , )( , , , )( , , , )( , , , )xyzx a b c tv a b c tty a b c tv a b c ttz a b c tv a b c tt?????????加速度 222222( , , , )( , , , )( , , , )( , , , )( , , , )( , , , )xyzx a b c ta a b c tty a b c ta a b c ttz a b c ta a b c tt?????????西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 二 歐拉法（ Euler Method） 以 不同時刻流場 作為描述對象研究流動的方法，將個別流體質(zhì)點運動過程置之不理，而固守于流場各空間點。通過觀察在流動空間中的每一個空間點上 運動要素 （如速度、壓強等）隨時間的變化，把足夠多的空間點綜合起來而得出的整個流體的運動情況。 —— 流場法 速度 ( , , , )( , , , )( , , , )xxyyzzv v x y z tv v x y z tv v x y z t???( , )t?v v r壓力 ( , , , )P P x y z t?溫度 ( , , , )T T x y z t?( , )P P t? r( , )T T t? rOr 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 二 歐拉法（ Euler Method） （ 1）時變加速度（ Local Acceleration ） 流動過程中流體由于速度隨時間變化而引起的加速度； （ 2）位變加速度（ Connective Acceleration） 流動過程中流體由于速度隨空間位置變化而引起的加速度。 加速度 d d dd d dd ( , , , )d =x x x xx x xx y zxxxvx x y ztty z t v v v vat t x y tvzv v vv v vx y zt? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ??????????? ? ? ? ??d ()d ttvva v v向量形式 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 三、流線（ Stream line）和跡線（ Path line） （ 3）流線的方程 設(shè) dr為流線上 A處的一微元弧長 u為 流體質(zhì)點在 A點的流速 由于流速向量與流線相切 d d d dr x i y j z k? ? ? ????x y zu u i u j u k? ? ? ?? ? ?d0ru????x y zd d d 0i j kx y zu u u? d d dx y zx y zu u u??流線微分方程 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 （ 4）跡線 三、流線（ Stream line）和跡線（ Path line） 跡線是指 某一質(zhì)點 在 某一時段內(nèi) 的運動軌跡線。 描述流場中同一質(zhì)點在不同時刻的運動情況 d d d dx y zx y z tu u u? ? ?跡線微分方 （ t是自變量） 流線和跡線是兩個不同的概念，但在 恒定流 中，流線不隨時間變化，此時流線和跡線在幾何上是一致的，兩者重合。 =1252939amp。PostID=21323050 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 連續(xù)性方程（ Continuity equation） 流體動力學(xué)三大方程之一，是 質(zhì)量守恒原理 的流體力學(xué)表達式。 一、連續(xù)性微分方程 ux uy uz d2xxu xux???d2xxu xux???O dy dx dz 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 根據(jù) 質(zhì)量守恒原理 ， dt時間控制體的總凈流出質(zhì)量，必等于控制體內(nèi)由于密度變化而減少的質(zhì)量 ()( ) ( )d d d d d d d dyxzx y zuuuM M M x y z tx y zx y z tt?????????? ? ? ? ? ? ? ???? ? ???????()( ) ( ) 0yxzuuut x y z???? ???? ? ? ? ?? ? ? ?連續(xù)性微分方程的一般形式 適用范圍：理想流體或?qū)嶋H流體；恒定流或非恒定流體；可壓縮流體或不可壓縮流體。 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 一、微團運動的分解 某時刻 t，在流場中取微團，如圖所示。令其中一點 O’(x， y， z)為基點，速度。在 O’點的鄰域內(nèi)任取一點 M(x+δx, y+δy, z+δz)， M點的速度以 O’點的速度按泰勒 (Taylor)級數(shù)展開并取前兩項。 ux uy uz O’ dy dx dz M 西華大學(xué) XIHUA UNIVERSITY 交通與汽車工程學(xué)院 一、微團運動的分解 MMMd d dd d dd d dx x xxx