1、流体力学暖通教研室2008主讲：周传辉1第三章 一元流体动力学基础第一节 描述流体运动的两种方法第二节 恒定流动和非恒定流动第三节 流线和迹线第四节 一元流动模型第五节 连续性方程第六节 恒定元流能量方程第七节 过流断面的能量方程2第三章 一元流体动力学基础第八节 恒定总流的能量方程第九节 能量方程的应用第十节 总水头线和测压管水头线第十一节 恒定气流能量方程第十二节 总压线和全压线第十三节 恒定流动量方程3第一节 描述流体运动的两种方法流场：流体流动占据的空间。流场：流体流动占据的空间。 拉格朗日法：拉格朗日法：质点的标志：流体质点在某一时间 t0时的坐标（ a,b,c） 作为该质点的标志。
2、通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法。 其中变量 x,y,z,t称为欧拉变量 速度场以 流体质点为对象 (亦称随体法 )欧拉法：欧拉法： 以 固定空间为对象（亦称局部法、当地法）全部质点的速度：全部质点随时间 t的位置变动：物理概念清晰，但处理问题十分困难以固定空间、固定断面或固定点为对象，应采用欧拉法 4第二节 恒定流动与非恒定流动 非恒定流动：运动不平衡的流动，各点的流速随时间变化，非恒定流动：运动不平衡的流动，各点的流速随时间变化，由流速决定的压强，粘性力和惯性力也随时间变化。由流速决定的压强，粘性力和惯性力也随时间变化。恒定流动：运动平衡的流动，各点的流速不随时间变化，恒定流
3、动：运动平衡的流动，各点的流速不随时间变化，由流速决定的压强，粘性力和惯性力也不随时间变化。由流速决定的压强，粘性力和惯性力也不随时间变化。或者 5第三节 流线和迹线 流线：同一时刻连续流体质点的流动方向线。流线：同一时刻连续流体质点的流动方向线。 迹线迹线 ： 同一质点在连续时间内的流动轨迹线同一质点在连续时间内的流动轨迹线 。流线的性质：流线的性质：流线不能相交（驻点除外）也不能是折线，流线不能相交（驻点除外）也不能是折线，流线只能是一条光滑的曲线或直线。流线只能是一条光滑的曲线或直线。在恒定流中，流线和迹线是完全重合的。在恒定流中，流线和迹线是完全重合的。 流线微分方程式：流线微分方程式
4、： 6流线的基本特性(1)在定常流动时，因为流场中各流体质点的速度不随时间变化，所以通过同一点的流线形状始终保持不变，因此流线和迹线相重合。而在非定常流动时，一般说来流线要随时间变化，故流线和迹线不相重合。(2)通过某一空间点在给定瞬间只能有一条流线，一般情况流线不能相交和分支。否则在同一空间点上流体质点将同时有几个不同的流动方向。只有在流场中速度为零或无穷大的那些点，流线可以相交，这是因为，在这些点上不会出现在同一点上存在不同流动方向的问题。速度为零的点称驻点，速度为无穷大的点称为奇点。(3)流线不能突然折转，是一条光滑的连续曲线。(4)流线密集的地方，表示流场中该处的流速较大，稀疏的地方，
5、表示该处的流速较小。7第四节 一元流动模型 用欧拉法描述流动，虽然经过恒定流的简化去掉了时间变量，但仍存在 x， y， z三个空间变量。这种在流场中的速度和性能参量由三个坐标变量来描述的流动就叫三元流，也称为空间流动。在实际情况下，多数的流动都是三元流，但是，这种流动模型太复杂了，我们是很难求解的。因此我们要在流线概念的基础上作进一步的简化。当流动中的速度和性能参量与坐标中某一方向的变量无关时，且在这个方向上的分量也不存在的流动 ,就叫二元流或称为平面流。当流速和性能参量的变化仅与一个坐标变量有关的流动。 u f（ s） s： 是流动方向上的位置坐标。这个模型的实质是忽略流速和压强参量等沿主流
6、的横向变化。三元流三元流二元流二元流一元流一元流8第四节 一元流动模型 流管 ：在垂直于流动方向的平面上，取任意封闭微小曲线 L， 经此曲线上全部点作流线 ,这些流线组成管状流面 ,称为流管 .三元流动 ：恒定三维流动存在三个变量， x,y,z,称为三元流。一元流动 ：只有一个变量的流动。流束 ：流管以内的流动总体。 过流断面 ：垂直于流束的断面。 元流 ：当流束以其中某一流线为极限，而使一切过流断面无限趋于零时，此流束即为元流。总流 ：整个流动可以看作无数元流相加，流动的总体称为总流。 元流是总流的一个微分流动 9第四节 一元流动模型 实际断面流速与平均流速的对比平均流速来代替实际断面流速，我们的流动问题就简化为断面平均流速沿流向变化问题。如果仍以总流某起始断面沿流动方向取坐标 s， 则断面平均流速是 s的函数，即 v f（ s）。 这样流速问题简化为一元问题。流量流量 ：单位时间流过全部断面：单位时间流过全部断面 A的的流体体积流体体积 Q称为该断面的流量。称为该断面的流量。 断面平均流速断面平均流速 ： 简化的流量公式：简化的流量公式： Q Av10
