2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：流體力學(xué)的實驗描述

1、流體力學(xué)的實驗描述圖 8-1 繞流示例流動分類 根據(jù)工程的實際情況，流動可分為：內(nèi)流和外流。 內(nèi)流 ：如右上圖。 外流： 如右下圖。圖 8-2 流動分類示意圖本章的主要內(nèi)容 本章主要討論繞流問題，即外流問題。首先將介紹粘性流體的運動微分方程，然后將給出邊界層的概念及其控制方程，最后針對繞流流動現(xiàn)象的一些具體問題進行了討論。 第一節(jié) 無旋流動無旋流動： 流動場中各點旋轉(zhuǎn)角度等于零的運動，稱為無旋流動。在無旋流動中：因此，無旋流動的前提條件是：根據(jù)全微分理論，上列三式是某空間位置函數(shù)存在的充分必要條件。它和速度分量的關(guān)系可以表示為：函數(shù) 稱為速度勢函數(shù)。存在勢函數(shù)的流動，稱為有勢流動，簡稱勢流。無

2、旋流動必然是勢流動。第二節(jié) 平面無旋流動在流場中，某一方向流速為零，而另兩方向的流速與上述軸向坐標無關(guān)的流動，稱為平面流動。在不可壓流體平面流動中，連續(xù)性方程簡化為：如果是無旋流動，則平面無旋流動的速度勢函數(shù)為：定義一個函數(shù)滿足上式的函數(shù)，稱為流函數(shù)。一切不可壓縮流體的平面流動，無論是有旋流動或是無旋流動都存在流函數(shù)，但只有無旋動才存在勢函數(shù)。所以，對于平面流動問題，流函數(shù)具有更加普遍的性質(zhì)，它是研究平面流動的一個重要工具。流函數(shù)和勢函數(shù)共同以流速相互聯(lián)系，它們互為共軛調(diào)和函數(shù)。流網(wǎng)（）流線與等勢線線相交。（）相鄰兩流線的流函數(shù)值之差，是此兩流線間的單寬流量。（）流網(wǎng)中每一網(wǎng)格的相鄰邊長維持一

3、定的比例。流場中的流網(wǎng)，可以利用流線和等勢線相互正交，形成網(wǎng)線正方網(wǎng)格的特性，直接在流場中徒手繪出。一個流動存在勢函數(shù)的條件是僅僅是流動無旋，只要無旋，那么，不管是可壓縮流體，還是不可壓縮流體，也不管是恒定流，還是非恒定流，都存在勢函數(shù)。對于不可壓縮流體，無旋流動，勢函數(shù)滿足拉普拉斯方程。第三節(jié) 幾種簡單的平面勢流 一、均勻直線流動二、源流和匯流 三、環(huán)流 四、直角內(nèi)的流動一 均勻等速流 流速的大小和方向沿流線不變的流動為均勻流；若流線平行且流速相等，則稱均勻等速流。 （7-43c） （7-43d） 圖7-13 均勻等速流 由于流場中各點的速度相同，流動無旋，故處處有 常數(shù)，即在流場中各點的總勢能保持不變。若是水平面上的均勻等勢流，或者不計重力的影響（例如大氣），則p = 常數(shù)，即壓強在流場中處處相等。二 點源和點匯 無限大平面上，流體從一點沿徑向直線均勻地向外流出的流動，稱為點源，這個點稱為源點；如果流體沿徑向均勻的流向一點