理想流体的旋涡运动-PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
速度的旋度称为流场的涡量
( x ,y ,z ,t) 是矢量流场，称为涡量场
rotV
1 涡线、涡管和涡束 1843年H.L.F赫姆霍茨 Evaluation only. 1. 涡线 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 定义 : 某一瞬时漩涡场中的一条曲线，曲线上任意一点的 切线方向与该点流体微团的旋转角速度一致。 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 由定义推导出其微分方程，设某一点上流体微团的瞬时角速度为
如同刚体一样转动，流体质点速度和离轴距离成正比．
(b)图是水中插一个旋转的直圆柱面形成的涡流．注意，自由面呈 现抛物曲面形状． (c)图是面浆中插一个旋转直圆柱形成的涡流，有趣的是面浆会顺 着圆柱向上“爬”．
(d) 图是流体以一定流速绕过圆柱时，圆柱后面将出现两列交替 排列的涡，称为卡门涡街．
e) 图是柱状涡，旋风就是这一类涡流，通常直径10m，面高达 1000m． (f) 图是碟状涡，海洋和大气层中很多为此类涡流．和柱状涡相 反，其直径达1000km，而高度约10km．
Evaluation only. (g) 图是人体主动脉窦内血液在主动脉辩开启时所形成的涡流， ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 正是这个涡的作用使主动脉瓣在射血结束时关闭．涡的这个作用 Copyright 早已由达 芬奇指出 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
有旋流动
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
在图(a)中，虽然流体微团运动轨迹是圆形，但由于微团本身不旋转， 故它是无旋流动； 在图(b)中，虽然流体微团运动轨迹是直线，但微团绕自身轴线旋 无旋流动 转，故它是有旋流动。 在日常生活中也有类似的例子，例如儿童玩的活动转椅，当转轮绕 水平轴旋转时，每个儿童坐的椅子都绕水平轴作圆周运动，但是每个 儿童始终是头向上，脸朝着一个方向，即儿童对地来说没有旋转。
ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 判断流体微团无旋流动的条件是：流体中每一个 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 流体微团都满足
rotV 0
0 x y z
4-1 涡量场以及旋涡的运动学特性
什么是流线 什么是无旋流动和有旋流动
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
第四章 理想流体的旋涡运动
流体的旋涡运动是自然界普遍存在的一种流动现象。例如 台风、 龙卷风依然在破坏亚洲、澳洲和美洲的海岸，每年吞噬这成千上 万人的生命。由于它的特殊性，人们对其认识在早期十分模糊， 并且带上一种神秘的色彩。百慕大三角区的旋涡更使人神秘莫测， 另外旋涡还伴随有飞机、舰船等的机械能损失。
Evaluation only. 另一方面，旋涡有利于人类。现代生物力学证实主动脉窦内血液 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 流动形成的蜗旋使主动脉瓣在射血结束时关闭，保证了人体血液 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 循环的正常运行；利于三角翼形成的涡旋可增加机翼的升力；在
(h) 图是银河系的涡状结构，天文测旦证实了这样的结构．此类 结构的星系并不是唯一的，宇宙中成千成万地存在着．
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
流体的流动是有旋还是无旋，是由流体微团本身是否旋 转来决定的。流体在流动中，如果流场中有若干处流体微 团具有绕通过其自身轴线的旋转运动，则称为有旋流动。 如果在整个流场中各处的流体微团均不绕自身轴线的旋转 运动，则称为无旋流动。 这里需要说明的是，判断流体流动是有旋流动还是无旋流 动，仅仅由流体微团本身是否绕自身轴线的旋转运动来决 Evaluation only. 定，而与流体微团的运动轨迹无关，
水坝泄水口，为保证坝基不被急泄而下的水流冲坏，采用消能设备 人为制造涡旋以消耗水流动能。
涡旋运动的一些基本概念和运动学特性
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. (a)图是圆筒中水随圆筒一起绕轴转动形成的涡流，此时水的运动
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
i x y j zk
取过该点涡Leabharlann 上的微元矢量为d l dx i dy j dz k
根据定义，这两个矢量方向一致，矢量积为0，即 dx dy dz 这就是涡线的微分方程。 x y z
dl 0
涡面 在涡量场中任取一条非涡线的曲线，过该曲线的每一点 作同一时刻的涡线，这些涡线将构成一个曲面称作涡面
( x ,y ,z ,t) 是矢量流场，称为涡量场
rotV
1 涡线、涡管和涡束 1843年H.L.F赫姆霍茨 Evaluation only. 1. 涡线 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 定义 : 某一瞬时漩涡场中的一条曲线，曲线上任意一点的 切线方向与该点流体微团的旋转角速度一致。 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 由定义推导出其微分方程，设某一点上流体微团的瞬时角速度为
如同刚体一样转动，流体质点速度和离轴距离成正比．
(b)图是水中插一个旋转的直圆柱面形成的涡流．注意，自由面呈 现抛物曲面形状． (c)图是面浆中插一个旋转直圆柱形成的涡流，有趣的是面浆会顺 着圆柱向上“爬”．
(d) 图是流体以一定流速绕过圆柱时，圆柱后面将出现两列交替 排列的涡，称为卡门涡街．
e) 图是柱状涡，旋风就是这一类涡流，通常直径10m，面高达 1000m． (f) 图是碟状涡，海洋和大气层中很多为此类涡流．和柱状涡相 反，其直径达1000km，而高度约10km．
Evaluation only. (g) 图是人体主动脉窦内血液在主动脉辩开启时所形成的涡流， ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 正是这个涡的作用使主动脉瓣在射血结束时关闭．涡的这个作用 Copyright 早已由达 芬奇指出 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
有旋流动
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
在图(a)中，虽然流体微团运动轨迹是圆形，但由于微团本身不旋转， 故它是无旋流动； 在图(b)中，虽然流体微团运动轨迹是直线，但微团绕自身轴线旋 无旋流动 转，故它是有旋流动。 在日常生活中也有类似的例子，例如儿童玩的活动转椅，当转轮绕 水平轴旋转时，每个儿童坐的椅子都绕水平轴作圆周运动，但是每个 儿童始终是头向上，脸朝着一个方向，即儿童对地来说没有旋转。
ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 判断流体微团无旋流动的条件是：流体中每一个 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 流体微团都满足
rotV 0
0 x y z
4-1 涡量场以及旋涡的运动学特性
什么是流线 什么是无旋流动和有旋流动
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
第四章 理想流体的旋涡运动
流体的旋涡运动是自然界普遍存在的一种流动现象。例如 台风、 龙卷风依然在破坏亚洲、澳洲和美洲的海岸，每年吞噬这成千上 万人的生命。由于它的特殊性，人们对其认识在早期十分模糊， 并且带上一种神秘的色彩。百慕大三角区的旋涡更使人神秘莫测， 另外旋涡还伴随有飞机、舰船等的机械能损失。
Evaluation only. 另一方面，旋涡有利于人类。现代生物力学证实主动脉窦内血液 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 流动形成的蜗旋使主动脉瓣在射血结束时关闭，保证了人体血液 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 循环的正常运行；利于三角翼形成的涡旋可增加机翼的升力；在
(h) 图是银河系的涡状结构，天文测旦证实了这样的结构．此类 结构的星系并不是唯一的，宇宙中成千成万地存在着．
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
流体的流动是有旋还是无旋，是由流体微团本身是否旋 转来决定的。流体在流动中，如果流场中有若干处流体微 团具有绕通过其自身轴线的旋转运动，则称为有旋流动。 如果在整个流场中各处的流体微团均不绕自身轴线的旋转 运动，则称为无旋流动。 这里需要说明的是，判断流体流动是有旋流动还是无旋流 动，仅仅由流体微团本身是否绕自身轴线的旋转运动来决 Evaluation only. 定，而与流体微团的运动轨迹无关，
水坝泄水口，为保证坝基不被急泄而下的水流冲坏，采用消能设备 人为制造涡旋以消耗水流动能。
涡旋运动的一些基本概念和运动学特性
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. (a)图是圆筒中水随圆筒一起绕轴转动形成的涡流，此时水的运动
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
i x y j zk
取过该点涡Leabharlann 上的微元矢量为d l dx i dy j dz k
根据定义，这两个矢量方向一致，矢量积为0，即 dx dy dz 这就是涡线的微分方程。 x y z
dl 0
涡面 在涡量场中任取一条非涡线的曲线，过该曲线的每一点 作同一时刻的涡线，这些涡线将构成一个曲面称作涡面