北京建筑工程学院水力学第03章.pdf

第三章 流体运动学 流体运动学研究流体运动规律及其在工 程中的应用，不涉及力的作用。 §3－1描述流体运动的两种方法 流场的概念：我们把流体流动占据的空 间称为流场，流体力学的主要任务，就 是研究流场中的流动。 研究流动，存在着两种方法，即拉格朗 日法和欧拉法。 一、拉格朗日法是沿用固体力学的方法，把流场中 流体看作是无数连续的质点所组成的质点系， 如果能对每一质点的运动进行描述，那么整个 流动就被完全确定了 （a，b，c） t＝0 t＝t 经过时间t x（a，b，c，t） y（a，b，c，t） z（a，b，c，t） （a,b,c,t ）称为拉格朗日变量 拉格朗日法的基本特点是追踪流体质点的运 动，它的优点就是可以直接运用理论力学中早 已建立的质点或质点系动力学来进行分析。但 是这样的描述方法过于复杂，实际上难于实现。 我们可以用“流速场”这个概念来描述流体的运动。它 表示流速在流场中的分布和随时间的变化。这就是欧 拉法。 流场 运 风 动 机 场 风速超标？ 比赛场地 （x ，y ，z ，t ）称为欧 拉变量。 三 迹线、流线、脉线 迹线：迹线(path line)是某一质点在某一时段内的 运动轨迹线。 流线：流线（stream line ）是表示某一瞬时流体各 点流动趋势的曲线，曲线上任一点的切线方向与该 点的流速方向重合,流线是欧拉法分析流动的重要概 念 流线的绘制： 流线的性质： 同一时刻的不同流线，不能相交 流线不能是折线，而是一条光滑的曲线 流线簇的疏密反映了速度的大小（流线密集 的地方流速大，稀疏的地方流速小） 流线演示 流线方程： 动画 流线与迹线 脉线（又称染色线）：在某时段通过空间同 一点的所有流体质点的连线。 恒定流条件下流线、迹线和脉线是重合的， 有时以迹线或脉线来代替流线。 §3－2描述流体运动的一些基本概念 一 流管，流束，过流断面，元流，总流： S ΔA 流 束 元流与总流的关系 二 流量，断面平均流速： A u d