流体力学连续方程一个简单问题

作者&投稿:房紫 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
在流体力学连续性方程推导过程中,~

你好,这是泰勒公式展开式,略去高阶项,只取一阶导数。

详细的东西请看高等数学教材吧。

有问题可继续问,打公式很麻烦。

流体力学是连续介质力学的一门分支,是研究流体(包含气体及液体)现象以及相关力学行为的科学。可按研究对象的运动方式分为流体静力学和流体动力学,还可按应用范围分为水力学,空气动力学等等。理论流体力学的基本方程是纳维-斯托克斯方程,简称N-S方程。

纳维-斯托克斯方程由一些微分方程组成,通常只有通过一些边界条件或者通过数值计算的方式才可以求解。它包含速度, 压强p,密度ρ, 黏度η,和温度T等变量,而这些都是位置(x,y,z) 和时间t的函数。通过质量守恒、能量守恒和动量守恒,以及热力学方程 f(ρ,p,T)和介质的材料性质我们可以确定这些变量。
流体力学的基本假设
流体力学有一些基本假设,基本假设以方程式的形式表示。例如,在三维的不可压缩流体中,质量守恒的假设的方程式如下:在任意封闭曲面(例如球体)中,由曲面进入封闭曲面内的质量速率,需和由曲面离开封闭曲面内的质量速率相等。(换句话说,曲面内的质量为定值,曲面外的质量也是定值)以上方程式可以用曲面上的积分式表示。

流体力学假设所有流体满足以下的假设:

质量守恒
动量守恒
连续体假设
在流体力学中常会假设流体是不可压缩流体,也就是流体的密度为一定值。液体可以算是不可压缩流体,气体则不是。有时也会假设流体的黏度为零,此时流体即为非黏性流体。气体常常可视为非黏性流体。若流体黏度不为零,而且流体被容器包围(如管子),则在边界处流体的速度为零。v

丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。这是在流体力学的连续介质理论方程建立之前,水力学所采用的基本原理,其实质是流体的机械能守恒。即:动能+重力势能+压力势能=常数。其最为著名的推论为:等高流动时,流速大,压力就小。


应用⒈ 翼型升力

飞机为什么能够飞上天?因为机翼受到向上的升力。飞机飞行时机翼周围空气的流线分布是指机翼横截面的形状上下不对称,机翼上方的流线密,流速大,下方的流线疏,流速小。由伯努利方程可知,机翼上方的压强小,下方的压强大。这样就产生了作用在机翼上的方向的升力。

应用2. 香蕉球

球类比赛中的“旋转球”具有很大的威力。旋转球和不转球的飞行轨迹不同,是因为球的周围空气流动情况不同造成的。不转球水平向左运动时周围空气的流线。球的上方和下方流线对称,流速相同,上下不产生压强差。再考虑球的旋转,转动轴通过球心且平行于地面,球逆时针旋转。球旋转时会带动周围得空气跟着它一起旋转,至使球的下方空气的流速增大,上方的流速减小,球下方的流速大,压强小,上方的流速小,压强大。跟不转球相比,旋转球因为旋转而受到向下的力,飞行轨迹要向下弯曲。

应用3. 船吸效应

两船并行时,因两船间水的流速加快,压力降低,外舷的流速慢,水压力相对较高,左右舷形成压力差,推动船舶互相靠拢。另外,航行船舶的首尾高压区及船中部的低压区,也会引起并行船舶的靠拢和偏转,这些现象统称为船吸。

在船舶追越过程中,若两船长度相似且并行横距较小时,则易产生船吸现象而碰撞。当小船追越大船时,因大船首尾部为高压区,中部为低压区,易造成小船冲向大船中部,造成碰撞事故。所以,在两船并行航行的追越中,被追越船应降低航速,追越船在追越中应加大横距,以防止碰撞。


应用4. 文丘里流量计

测量流体压差的一种装置,是意大利物理学家G. B. 文丘里发明的,故名。文丘里管是先收缩而后逐渐扩大的管道。测出其入口截面和最小截面处的压力差,用伯努利定理即可求出流量。



流体力学连续方程一个简单问题
答:丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。这是在流体力学的连续介质理论方程建立之前,水力学所采用的基本原理,其实质是流体的机械能守恒。即:动能+重力势能+压力势能=常数。其最为著名的推论为:等高流动时,流速大,压力就小。应用⒈ 翼型升力 飞机为什么能够飞上天?因为机翼受到向上的升力。飞机...

流体力学题目
答:V2=Q2/(3.14d2^2/4)=0.005/(3.14*0.05^2/4)= 2.5478m/s 由连续方程有:V(3.14D^2/4)=V1(3.14D1^2/4)+V2(3.14D2^2/4)化简得:V D^2=V1 D1^2+V2 D2^2 V1 =(V D^2-V2 D2^2)/D1^2=(1* 0.2^2-2.5478*0.05^2)/0.15^2=1.49m/s 则主管...

求解答一流体力学问题
答:解:已知:dA=0.2 m,dB=0.4m,流速=1m/s由流量连续方程有 列A→B能量方程 带入已知数据:,压强PA=70 kPa; PB=40kPa,A、B两点间的高程差△z=1.5 m。此结果说明A点能量大于B点能量,水流由A→B。

一道流体力学题
答:由连续方程得A1V1=A2V2, 即 V2= A1V1/A2=0.01767*2.5/0.00442=10.0 m/s 流量Q=A2*V2=0.00442*10.0=0.0442 m^3/s 由伯努利方程 P1+ρV12/2 = P2+ρV22/2 得:P2=P2-ρ(V2^2-V1^2)/2=6.86*10^4-1000*(10.0^2-2.5^2)/2=21725 Pa 断面水压力F1=P1A1=6...

一道流体力学题 求帮助
答:这里q是单位时间单位宽度体积流量 在草图中先确认坐标系 我比较倾向于以原点作为两平板顶点 以x轴正方向作为流体流动方向 两平板分别在第一和第四区间形成α夹角 只有一个速度分量存在 即速度矢量平行于x轴 先分析连续性方程 连续性方程部分地告诉了我们速度场如何随坐标变化 连续性方程q=vA 其中v为...

什么是流动液体的连续性方程
答:即质量守恒定律,流体流动过程中不可压缩,质量不生不灭,当入流断面与出流断面的面积以及两断面间的体积保持不变,入流量必然等于出流量。质量守恒定律在水流或其他连续介质流动中的表达式,水力学基本方程之一。恒定总流各水力要素不随时间变化,入流断面1与出流断面2的面积以及两断面间的体积保持不变。

流体力学连续性方程
答:固定流体微元内质量变化率=流体从笛卡尔坐标三个方向流出量 在物理学里,连续性方程是描述守恒量传输行为的偏微分方程。由于在各自适当条件下,质量、能量、动量、电荷等等,都是守恒量,很多种传输行为都可以用连续性方程来描述。连续性方程乃是微小区域的守恒定律方程。与全域性的守恒定律相比,这种守恒...

流体力学问题
答:由连续方程V1*d1=V2*d2 和能量守恒方程(也可以说是伯努利方程):v1^2/2=v2^2/2+g*H 联合上两个方程就可以解出了,你自己带进去算算吧。

什么是流体力学中的连续方程?
答:如果为不可压缩性流体,则ρ为常数,此时,连续性方程式为:A1v1=A2v2 连续性方程是质量守恒定律(见质量)在流体力学中的具体表述形式。它的前提是对流体采用连续介质模型,速度和密度都是空间坐标及时间的连续、可微函数。在物理学里,连续性方程是描述守恒量传输行为的偏微分方程。由于在各自适当条件下...

一个简单的流体力学的问题,90度水管
答:1。质量守恒永远满足 2。在转弯之前和转弯之后两端使用假设:理想流体(无黏不可压)所以 伯努利方程满足 3。在转弯处产生了压力损失,即考虑粘性的作用 在这里我管转弯那个截面之前的量叫流入,之后的量叫流出 即,在转弯截面上总压损失系数0.9 有 流出总压 = 流入总压 * 0.9 3。假设总压的损失是...