工程流体力学课件1流体的概述

工程流体力学课件1流体的概述汇报人PPT流体的定义和特性添加目录标题目录流体流动的基本概流体流动的能量转念换流体流动的阻力流体流动的边界层理论添加章节标题流体的定义和特性l流体是一种连续介质，可以流动和变形l流体具有流动性，可以流动和变形l流体具有可压缩性，可以被压缩和膨胀l流体具有黏性，可以抵抗剪切力l流体具有热传导性，可以传递热量l流体具有质量守恒性，质量不会改变流体的定义流体是具有流动性的物质，包括液体和气体流体的特性流体具有流动性、可压缩性、热膨胀性和黏滞性流体静力学基本方程流体静力学基本方程是描述流体在静止状态下的压力、密度和温度的关系流体静力学基本方程的应用流体静力学基本方程在工程流体力学中广泛应用于计算流体的压力、密度和温度，以及分析流体的流动特性流体流动的基本概念层流流体在流动过程中，湍流流体在流动过程中，过渡流介于层流和湍流各层之间没有混合，流线各层之间有混合，流线模之间，流线逐渐模糊清晰糊非牛顿流体流体的粘度牛顿流体流体的粘度不随剪切应力的变化而变化，随剪切应力的变化而变化，如血液、油漆等如水、空气等连续性方程描述流体在动量方程描述流体在流能量方程描述流体在流流动过程中的质量守恒动过程中的动量守恒动过程中的能量守恒状态方程描述流体在不边界条件描述流体与固初始条件描述流体在初同状态下的物理性质关系体边界的相互作用关系始时刻的状态和分布质量守恒定律流体在流动过程中，质量保持不变动量守恒定律流体在流动过程中，动量保持不变能量守恒定律流体在流动过程中，能量保持不变连续性方程描述流体在流动过程中的质量、动量和能量守恒关系流体流动的能量转换添加添加伯努利方程的数学表达式为p+1/2ρv^2+ρgh=C，伯努利方程是流体力学中的一个基本方程，其中p为流体的压强，ρ为流体的密度，v为流体的速标题标题描述了流体在流动过程中的能量转换关系度，g为重力加速度，h为高度添加伯努利方程表明，在流体流动过程中，压力能、添加伯努利方程在工程流体力学中具有广泛的位能和动能之和保持恒定，即流体在流动过程中，标题标题应用，如流体输送、流体机械设计等这三种能量可以相互转换，但总量保持不变流体流动过程中，由于摩擦、涡流、冲摩擦损失是由于流体与壁面之间的摩擦击等作用，会产生能量损失力导致的能量损失主要包括压力损失、摩擦损失、涡流损失是由于流体流动过程中，涡流涡流损失等的形成和消失导致的压力损失是由于流体流动过程中，压力能量损失的大小与流体的流速、密度、梯度的存在导致的粘度等因素有关流体流动的能量转换流体在流动过程中，其动能、势能和压力能等能量形式会发生转换流体流动的效率流体在流动过程中，其能量转换的效率取决于流体的流动状态、流体的性质、流体的流动速度等因素提高流体流动的效率可以通过优化流体的流动路径、改善流体的流动状态、提高流体的流动速度等方式来提高流体流动的效率流体流动的效率对工程应用的影响流体流动的效率对工程应用的影响主要体现在流体输送、流体机械、流体控制等方面，提高流体流动的效率可以降低能耗、提高生产效率、改善产品质量等流体流动的阻力摩擦阻力流体与固体表面之间的摩擦惯性阻力流体在流动过程中受到惯性力力的影响而产生的阻力压差阻力流体在流动过程中产生的压黏滞阻力流体内部分子间的黏滞力产力差生的阻力重力阻力流体受到重力的影响而产生扩散阻力流体在流动过程中与周围环的阻力境发生扩散作用而产生的阻力雷诺数流体流动阻力与伯努利方程流体流动阻流体密度流体流动阻力雷诺数的关系力与伯努利方程的关系与流体密度的关系流体粘度流体流动阻力流体速度流体流动阻力流体压力流体流动阻力与流体粘度的关系与流体速度的关系与流体压力的关系减小流体的密度减小流体的粘度减小流体的流速增大流体的流道直径减小流体的流道长度减小流体的流道弯曲度流体流动的边界层理论l边界层的形成流体与固体表面接触时，由于粘性作用，流体速度逐渐减小，形成边界层l边界层的厚度边界层的厚度与流体的粘性、速度、固体表面的粗糙度等因素有关l边界层的特性边界层内的流体速度、温度、压力等物理量与流体主体相比有显著差异l边界层的影响边界层的存在对流体的流动特性、传热传质等过程产生重要影响边界层的形成流体在流动过程中，靠近边界层的分离当流体速度减小到一定程壁面的流体速度逐渐减小，形成边界层度时，流体与壁面分离，形成边界层的分离阻力的产生边界层的分离会导致流体阻边界层的控制通过改变流体的流动状力的增加，影响流体的流动效率态、壁面的粗糙度等方法，可以控制边界层的分离和阻力，提高流体的流动效率边界层分离通边界层增厚通边界层控制通边界层优化通过改变流体的流过增加流体的粘过改变流体的流过优化流体的流动状态，使边界性，使边界层增动状态和粘性，动状态和粘性，层分离，减少阻厚，减少阻力使边界层控制，使边界层优化，力减少阻力减少阻力流体流动的数值模拟方法添加添加添加添加添加添加标题标题标题标题标题标题直接数值模拟大涡模拟雷诺平均模拟边界层模拟混合模拟方法特点数值模拟方法可以模拟复（DNS）直接（LES）通过（RANS）求（BLM）求解结合上述方法，杂流动，提高计求解Navier-过滤大尺度涡，解雷诺平均方边界层方程，适用于复杂流算效率，但需要Stokes方程，适求解小尺度涡，程，适用于低适用于边界层动合理选择方法，用于高雷诺数、适用于高雷诺数、雷诺数、大尺流动以满足计算精度小尺度流动大尺度流动度流动和计算效率的要求基本原理将连续函数离散化，用差分缺点精度较低，需要较大的网格尺寸代替微分应用领域流体力学、热力学、电磁学改进方法高阶差分法、自适应网格等等优点计算简单、易于实现基本原理将连续体应用领域广泛应优点可以处理复缺点计算量大，离散化为有限个单元，用于流体力学、结杂几何形状和边界需要较高的计算资通过求解单元上的方构力学、电磁学等条件，便于处理非源和时间程来模拟流体流动领域线性问题感谢您的观看汇报人PPT。