控制体和雷诺输运方程课件.ppt
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- 控制 雷诺 输运 方程 课件
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1、宇航推进系-流体力学4.3控制体和雷诺输运方程v前面解决了流体运动的表示方法,但要在流体上应用物理定律还有困难.v欧拉方法描述的对象是空间的点,而牛顿定律的研究对象必须是质量不变的确定物体.v这需要一些转化方法,本节来解决这个问题.宇航推进系-流体力学4.3控制体和雷诺输运方程v4.3.1体系v4.3.2控制体v4.3.3雷诺输运定理宇航推进系-流体力学4.3.1体系v什么是体系?v在力学和热学中,基本物理定律适用的对象是一个选定的物质系统,具有以下特征:该系统始终由一定量的物质组成;系统的边界把自己同周围的外界物质分开;系统边界既可以固定不动,也可以运动,而且系统的形状和系统所占据的空间都可
2、以随时间发生变化;可以透过系统边界和外界有功和热量的交换,但绝无质量的交换。宇航推进系-流体力学4.3.1体系v按物质系统的这些要求,当把上述基本物理定律应用到运动流体时,势必要追踪一个选定的流体系统的整个运动历程不可.v这样的物质系统称为体系,又称“闭口系统”宇航推进系-流体力学4.3.1体系2,.oottttdtA1参看右图:瞬间,选定的流体系统处于A 标注的位置,在瞬间 流体系统将占据标注的位置从流体系统的质量守恒定律来看,该系统的质量始终等于常数.xyz,ott1A,ottdt2A宇航推进系-流体力学4.3.1体系,:m设系统的质量为质量守恒定律的数学表达式即是,ssddmdmd 如是
3、系统的微体积元是流体的密度,微体积的质量则有0,sdmsdt式中脚注 代表分析的对象是一个流体体系.xz,ott1A,ottdt2Ay宇航推进系-流体力学4.3.1体系进一步把式中的参数用流动参数表达也来,则得到关于流体封闭体系的质量守恒方程.但是,由于运动中的流体系统将产生由移动、转动和变形运动等组成的复杂运动,长时间难以追踪得到,甚至在紊流流动状态由于流体的混沌,严格讲要辨认哪些流体仍否属于原来的流体系统都成了问题.这种分析方法就称为体系分析法宇航推进系-流体力学4.3.1体系况且,在不少流体力学问题中,往往关心的是在流体的物体上产生了多大的力,或多高的温度等,而并不关心一个流体系统整个运
4、动历流经程如何.所以要找到适用于一个针对于固定空间位置的研究方法宇航推进系-流体力学4.3.2控制体v什么是控制体?v是由选定的、几何上封闭的界面(称为控制面)所围的空间体,相对于坐标系固定不变。v控制面可以是物体的壁面或者是假想的界面,与外界不仅可以透过控制面的功和能量的交换,而且允许有质量的交换(又称开口系统)。v控制体的形状,大小可视问题的需要而变化,可以是有限体积大小的控制体,也可以是微元控制体。宇航推进系-流体力学,如图 它是分析管流时可选择的一个控制体:管壁两端面的是控制面控制面是的部分,而假想的.流体可以通过两端的控制面流入流出控制体.一旦选择好控制体,它就不再改变.把适用于一个
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