《中國礦業(yè)大學(xué)流體力學(xué)流體的渦旋流動(dòng)資料》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《中國礦業(yè)大學(xué)流體力學(xué)流體的渦旋流動(dòng)資料（34頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),第五章 流動(dòng)阻力與水頭損失,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),第五章 流動(dòng)阻力與水頭損失,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,1,第六章流體的渦旋流淌,2,第六章流體的渦旋流淌,6.1,微分形式的連續(xù)方程,6.2 流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分解 有旋流淌和無旋流淌,6.3,渦線 渦管 渦束 渦通量,6.4,速度環(huán)量 斯托克斯定

2、理,6.5,卡門渦街,3,6.1,微分形式的連續(xù)方程,掌握體的選取:,邊長為,dx,，,dy,，,dz,的微元平行六面體。,形心坐標(biāo)：,x,y,z,三方向速度：,v,x,v,y,v,z,密度：,一、微分形式的連續(xù)方程,依據(jù)質(zhì)量守恒定律，在dt時(shí)間內(nèi)，掌握體內(nèi)削減的質(zhì)量肯定與同一時(shí)間內(nèi)從從掌握體中流出的質(zhì)量相等。,4,6.1,微分形式的連續(xù)方程,x,軸方向流體質(zhì)量的流進(jìn)和流出,左面微元面積流入的流體質(zhì)量：,右面微元面積流出的流體質(zhì)量：,x,軸方向流體的凈流出量：,5,6.1,微分形式的連續(xù)方程,y,軸方向流體的凈流出量：,同理,y,、,z,軸方向流體質(zhì)量的流進(jìn)和流出,z,軸方向流體的凈流出量：,

3、x,軸方向流體的凈流出量：,6,6.1,微分形式的連續(xù)方程,每秒流出微元六面體的凈流體質(zhì)量,微元六面體內(nèi)密度變化引起,的每秒的流體質(zhì)量的變化,微分形式的連續(xù)方程,7,6.1,微分形式的連續(xù)方程,二、其它形式的連續(xù)方程,矢量形式：,可壓縮流體的定常流淌：,不行壓縮流體的定?；蚍嵌ǔＡ魈剩?8,6.1,微分形式的連續(xù)方程,二、其它形式的連續(xù)方程續(xù),二維可壓縮流體的定常流淌：,二維不行壓縮流體的定?；蚍嵌ǔＡ魈剩?9,6.2,流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分析,剛體運(yùn)動(dòng),:,移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng),流體運(yùn)動(dòng),:,移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、,變形,掌握體的選取:,邊長為,dx,，,dy,，,dz,的微元平行六面體。,E,o,點(diǎn)處速度：,v,x

4、,v,y,v,z,E,點(diǎn)處速度：,一、流體微團(tuán)速度分解公式,o,10,各角點(diǎn)處,x,方向速度：,6.2,流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分析,一、流體微團(tuán)速度分解公式,6.2,流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分析,一、流體微團(tuán)速度分解公式,令,:,12,第一項(xiàng)：平移運(yùn)動(dòng),其次項(xiàng)：線變形運(yùn)動(dòng),第三、四項(xiàng)：角變形運(yùn)動(dòng),第五、六項(xiàng)：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),6.2,流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分析,一、流體微團(tuán)速度分解公式,角速度又可寫成：,13,以平面運(yùn)動(dòng)為例,6.2,流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分析,二、亥姆霍茲速度分解定理的物理意義公式,14,1.,移動(dòng),各角點(diǎn)的速度重量中都包含vx,vy,x,方向移動(dòng)速度：,v,x,y,方向移動(dòng)速度：,v,y,6.2,流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分析

5、,二、亥姆霍茲速度分解定理的物理意義公式,15,2.,線變形運(yùn)動(dòng),A和D、B和C間的x向速度重量差:,x,方向線應(yīng)變速度：,y,方向,線應(yīng)變,速度：,A和B、C和D間的y向速度重量差:,6.2,流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分析,二、亥姆霍茲速度分解定理的物理意義公式,16,角速度,6.2,流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分析,二、亥姆霍茲速度分解定理的物理意義公式,4.,角變形,3.,旋轉(zhuǎn),角變形速率,17,5.,角變形運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn),6.2,流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分析,二、亥姆霍茲速度分解定理的物理意義公式,旋轉(zhuǎn),角變形,規(guī)定逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)為正，式中負(fù)號(hào)代表旋轉(zhuǎn)為順時(shí)針方向,18,6.2 流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分解 有旋流淌和無旋流淌,三、有

6、旋流淌 無旋流淌,流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不等于零的流淌,流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度等于零的流淌,有旋流淌:,無旋流淌:,無旋流淌,有旋流淌,19,6.3,渦線 渦管 渦束 渦通量,一、渦線,一條曲線，在給定瞬時(shí)，這條曲線上每一點(diǎn)的切線與位于該點(diǎn)的流體微團(tuán)的角速度的方向相重合。,渦線的微分方程,20,6.3,渦線 渦管 渦束 渦通量,二、渦管,在給定瞬時(shí)，在渦量場(chǎng)中任取一不是渦線的封閉曲線，通過封閉曲線上每一點(diǎn)作渦線，這些渦線形成一個(gè)管狀外表。,三、渦束,渦管中布滿著作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的流體,四、渦通量,旋轉(zhuǎn)角速度的值與垂直于角速度方向的微元渦管橫截面積的乘積的兩倍。,定義渦量：,21,6.4,速度環(huán)量,斯托克

7、斯定理,一、速度環(huán)量,速度在某一封閉周線的線積分。,速度環(huán)量是標(biāo)量，其正負(fù)號(hào)不僅與速度的方向有關(guān)，而且與線積分的繞行方向有關(guān),規(guī)定沿封閉周線繞行的,正方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,。,22,6.4,速度環(huán)量,斯托克斯定理,二、斯托克斯定理,1.,微元封閉周線的斯托克斯定理,沿微元封閉周線的速度環(huán)量等于通過該周線所包圍面積的渦通量。,證明,:,23,6.4,速度環(huán)量,斯托克斯定理,二、斯托克斯定理,(,續(xù),),2.,平面上有限單連通區(qū)的斯托克斯定理,沿包圍平面上有限單連通區(qū)域的封閉周線的速度環(huán)量等于通過該周線所包圍的面積的渦通量。,證明,:,24,6.4,速度環(huán)量,斯托克斯定理,二、斯托克斯定理,(,續(xù),)

8、,3.空間外表上的斯托克斯定理,沿空間任一封閉周線的速度環(huán)量等于通過該周線上的空間外表的渦通量。,25,4.多連通區(qū)域的斯托克斯定理：,通過多連通區(qū)域的渦通量等于沿這個(gè)區(qū)域的外周線的速度環(huán)量與沿全部?jī)?nèi)周線的速度環(huán)量總和之差。,6.4,速度環(huán)量,斯托克斯定理,二、斯托克斯定理,(,續(xù),),26,湯姆孫定理,正壓性的抱負(fù)流體在有勢(shì)的質(zhì)量力作用下沿任何由流體質(zhì)點(diǎn)組成的封閉周線的速度環(huán)量不隨時(shí)間而變化。,湯姆遜定理和斯托克斯定理說明：對(duì)于非粘性的不行壓縮流體和可壓縮的正壓流體，在勢(shì)的質(zhì)量力作用下，速度環(huán)量和旋渦都是不能自行產(chǎn)生，也是不能自行消滅的：,這是由于抱負(fù)流體沒有粘性，不存在切應(yīng)力，不能傳遞旋轉(zhuǎn)

9、運(yùn)動(dòng)，既不能使不旋轉(zhuǎn)的流體微團(tuán)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，也不能使無旋轉(zhuǎn)的流體微團(tuán)停頓旋轉(zhuǎn)。,27,亥姆霍茲旋渦定理,亥姆霍茲第肯定理,在同一瞬間渦管各截面上的渦通量都一樣。,亥姆霍茲其次定理,正壓性的抱負(fù)流體在有勢(shì)的質(zhì)量力作用下，渦管永久保持為由一樣流體質(zhì)點(diǎn)組成的渦管。,亥姆霍茲第三定理,在有勢(shì)的質(zhì)量力作用下，正壓性的抱負(fù)流體中任何渦管的強(qiáng)度不隨時(shí)間而變化，永久保持定值。,28,6.5,卡門渦街,19,世紀(jì)末期，美國有一座大橋，其橋墩為圓柱形，一日發(fā)大水，河水高速流過橋墩，瞬間橋墩被折斷，大橋坍塌,;,工廠中近百米高的鋼質(zhì)煙筒，在5-6級(jí)單向陣風(fēng)作用下，產(chǎn)生大幅度的搖擺，瞬間便折斷;,發(fā)電廠中冷熱交換器的管排，當(dāng)送冷風(fēng)速到達(dá)肯定時(shí)速時(shí)，排管發(fā)生具有轟鳴聲的振動(dòng)，傾刻間排管便斷裂;,飛機(jī)的機(jī)翼的顫振;,早期野外的傳輸電線，在陣風(fēng)作用下，產(chǎn)生大幅度的搖擺而被振斷;,排球中的飄球等。,6.5 繞過圓柱體的流淌 卡門渦街,卡門渦街是粘性流體繞過圓柱體流淌時(shí)產(chǎn)生的,死水區(qū)漸漸拉長自成封閉環(huán)路，不向下游流去,不斷增長與搖擺,旋渦分裂，形成等間隔規(guī)章排列的渦列,30,6.5,卡門渦街,脫落頻率：,斯特勞哈爾數(shù),卡門渦街,31,32,33,34,單方柱繞流,