第三章流體流動的基本概念和方程一、本章的教學目的及基本要求二．本章各節(jié)的教學內(nèi)容及分鐘分配三、本章教學內(nèi)容的重點和難點四、本章教學內(nèi)容的深化和拓寬應用，恒定總流動量方程在實際工程中的應用，恒定平面勢流的實五、本章教學方式（手段）及教學過程中應注意的問題六、本章的主要參考書目《工程流體力學》（管楚定北京電力?？茖W校）《工程流體力學》（上海電力學院成教院）七、本章的思考題和習題一、包含教材章節(jié)二、本單元教學內(nèi)容（具體到各知識點）三、本單元的教學方式（手段）四、本單元師生活動設計五、本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）六、本單元的作業(yè)布置七、課后總結一、包含教材章節(jié)二、本單元教學內(nèi)容（具體到各知識點）三、本單元的教學方式（手段）四、本單元師生活動設計五、本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）六、本單元的作業(yè)布置七、課后總結一、包含教材章節(jié)二、本單元教學內(nèi)容（具體到各知識點））：6）能量方程的推廣（有分流的能量方程與水泵例題分析（二）三、本單元的教學方式（手段）四、本單元師生活動設計五、本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）六、本單元的作業(yè)布置七、課后總結授課序號：十一一、包含教材章節(jié)二、本單元教學內(nèi)容（具體到各知識點）三、本單元的教學方式（手段）四、本單元師生活動設計五、本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）六、本單元的作業(yè)布置七、課后總結一、包含教材章節(jié)二、本單元教學內(nèi)容（具體到各知識點）三、本單元的教學方式（手段）四、本單元師生活動設計五、本單元的講課提綱、板書設計（電子教案）：六、本單元的作業(yè)布置七、課后總結第三章流體流動的基本概念和方程流體流動的特點學則研究流體在外力作用下的運動規(guī)律，即流體的運動參數(shù)與所受力之間的關系l3.1研究流體運動的兩種方法坐標和時間的連續(xù)函數(shù)流場（flowfield流體質(zhì)點運動的全部空間。這種研究方法，最基本的參數(shù)是流體質(zhì)點的位移，在某一時刻t，任一流體質(zhì)點的位3、速度表示：將式（3一1）對時間t求一階和二階導數(shù)，可得任意流體質(zhì)點的速度（3—4）3、流體質(zhì)點的運動軌跡方程運動軌的三個速度分量（3—7）流體質(zhì)點在某一時刻經(jīng)過某空間點時的三個加速度分量根據(jù)矢量分析的點積公式產(chǎn)生了遷移加速度；如果在某一段時間流體質(zhì)點和空間點是兩個截然不同的概念，…，3—10）三、歐拉法比拉格朗日法優(yōu)越的原因四、例題講解一、定常流動和非定常流動（steady動和非穩(wěn)定流動根據(jù)流體的流動參數(shù)是否隨時間而變?nèi)鐖D3一3所示裝置，將閥門A和B的開度調(diào)節(jié)到使水箱的水位保持不變，則水箱和點等）的流體質(zhì)點的強和速度都不隨因此，定常流動時流體加速度在各坐標軸方向的分量可簡化成和給水管道中的流體流動也都是定常流動?？梢娧芯苛黧w的定常流動有很大的實際意義。如圖3一4所示的帶錐度的圓管內(nèi)粘性流體的l3.3流體動力學的幾個基本概念2、數(shù)學表達式跡線的研究是屬于拉格朗日法的內(nèi)容，跡線表示同一流體質(zhì)點在不同時刻所形成的曲2、研究意義表示在同一瞬時各水點的流動方向線就是流線。3、流線具有四個特性：(2）通過某一空間點在給定瞬間只能有一條流線，一般情況流線不能相交和分支。動方向的問題。速度為零的點稱駐點，速度為無窮大的點稱為奇點。4、流線微分方程現(xiàn)由矢量分析法導出流線微分方程。設在某一空間點上流體質(zhì)點的速度矢量V=ui+vj+wk，通過該點流線上的微元線段dL=dxi+dyj+dzk。由流線的定義知，空間點上流體質(zhì)點的速度與流線相切。根據(jù)矢量分析，這兩個矢量的矢量積應等于零，即1、流管定義：在流場中任取一條不是流線的封閉曲線，通過曲線上各點組成一個管狀表面，稱之為流管。2、流管特性：一束流線簇，稱為流束。不隨時間而改變；在非定常流動中，流束將隨時間而改變它的形狀和位置。四、有效截面有效截面上，各點的速度可認為是相同的五、流量和平均流速由于微元流束有效截面上各點的流速v是相等的，所以通過微元流束有效截面積為時通過該有效截面上的體積流量仍與各點以真實流速V流動時所得到的體積流量相 ……（3—20）（3—21）l3.4流體流動的連續(xù)性方程連續(xù)性方程（equationofcontinuity）是質(zhì)量守恒定律（lawofmassconservation）在一、直角坐標系下連續(xù)性微分方程式得在dt時間內(nèi)，沿X軸方向從左邊微元面積dydz流人的流體(3—22)上述兩者之差為在dt時間內(nèi)沿X軸方向流體質(zhì)量的變化，即(3—23)因此，在dt時間內(nèi)經(jīng)過微元六面體的流體質(zhì)量總（3—24）和由于流體密度的變化而產(chǎn)生的六面體內(nèi)的流體質(zhì)量變化相等。設開始瞬時流體的密度為則可求出在dt時間內(nèi)，六面體內(nèi)因密度的變化而引起的質(zhì)量變化為（3—25）5、可壓縮流體非定常流動的連續(xù)性方程（3—26）6、可壓縮流體定常流動的連續(xù)性方程（3—27）7、不可壓縮流體的連續(xù)性方程（3—28）一時間內(nèi)流人的體積流量與流出的體積流量相（3—29）此在單位時間內(nèi)通過微元流管的任一有效截面的流體質(zhì)量都應相等，即（3—30）22（3—31）成（3—32）式中ρ1和ρ2分別代表截面Al和A2上的平均密度。式（3一32）表示當流動為對不可壓縮流體ρ=常數(shù)，則式（3一32）成為VA-w（3—33）截面面積小的地方平均流速就大。三、例題講解l3.5理想流體的運動微分方程于X軸的左右兩個平面中心點上的壓強各等于位質(zhì)量的質(zhì)量力分量為fz、fy和大，則作用在微X軸方向的分量為又流體微團的加速度在X軸上的投影為，則根據(jù)牛頓第二定律得X軸將上式各項除以流體微團的流體質(zhì)量岡xdydz，化簡后得：果把加速度寫成展開式，可將歐拉運動方程寫成如下形式論上提供了求解這四個未知數(shù)的可能性。l3.6理想流體微元流束的伯努里方程一、理想流體微元流束的伯努里方程假定流體是定常流動，則有（3—40）（3—42）第二項p/(ρg）表示單位重量流體的壓強勢能（pressureenergy)；第三項V2/(2g單位重量流體具有的動能（kineticenergy）程是能量守恒定律在流體力學中的一種特殊表現(xiàn)形式。第二項p/(Pg）表示單位重量流體的壓強水頭(pressurehead)，無阻力的情況下，單位重量流體所能垂直上升的最大高度，稱之為速度水頭（velocityl3.7伯努里方程的應用一、皮托管在液體管道的某一截面處裝有一個測測速管中上升的液柱比測壓管內(nèi)的液柱高計算出的要小，因此，實際流速為（3—44）考慮到實際情況，（3—45）346（3—48）（3—49）…（3—50）考慮到實際情況三、伯努里方程應用時特別注意的幾個問題截面上A點的壓強，又取同一有效截面上另一四、例題講解l3.8定常流動的動量方程一、動量定理作用實際流體，可壓縮流體還是不可壓縮流體，動量定理都能適用。二、動量方程推導流體系統(tǒng)動量的時間變化率等于作用在系統(tǒng)上的外力矢量和。之間的流段作為研究對象，兩截面上的平均流速分別Vl和V2，流段在質(zhì)量力、兩截面上的壓強和