流体运动学-ppt运动医学优质课件PPT

年 君不见黄河之水天上来，奔流到海不复回
华 飞流直下三千尺，疑是银河落九天
付 沧海横流，方显英雄本色
流 风乍起，吹皱一池春水 水 大风起兮云飞扬 ！ 忽如一夜春风来，千树万树莉花开
海水朝朝朝朝朝朝朝落 浮云长长长长长长长消
钱塘大潮
人才流动，流水线，意识流，商品流通，车流，学潮
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duy dt
ay (a,b,c,t)
az
d2z dt2
duz dt
az (a,b,c,t)
拉格兰日法不仅适用于观察起始坐标（a,b,c），不变的某一个 质点，也适用于观察（a,b,c）连续变化的整个质点系。
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目录
3-1
流 体 运 动 的 描 述
欧拉法பைடு நூலகம்控制体
空间场或控制体法——分析某一区域内流体的总体特征 不关心个别流体质点的运动，只观察经过空间每个位置的 运动情况，所以不需关心质点系的变形问题。
x,y,z,t）叫作欧拉变数。各不独立
xx(t) yy(t) zz(t)
x
速度场的表达式
u u ( x , y , z , t ) u [ x ( t ) y ( t ) ,z ( t ) , ]
uxux(x,y,z,t)ux[x(t)y ,(t)z,(t) ] uyuy(x,y,z,t)uy[x(t)y ,(t)z,(t) ] uzuz(x,y,z,t)uz[x(t)y ,(t)z,(t)]
o
y
pp (x ,y ,z,t) r r(x, y, z,t)
T T (x, y, z,t)
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3-1
流 体 运 动 的 描 述
目录
控制体 是相对于坐标系有固定位置、有任意确定形状的空间
区域,控制体的表面也称为控制面。 控制体通过控制面与外界有质量交换和能量交换，以及与
控制体外的环境有力的相互作用。
质点速度
质点-加速度
xx (a ,b ,c ,t) uxd d x tux(a,b,c,t) yy(a ,b ,c ,t) uyd d y tuy(a,b,c,t) zz(a ,b ,c,t) uzd d z tuz(a,b,c,t)
ax
d2x dt2
dux dt
ax(a,b,c,t)
ay
d2y dt2
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3-1
流 体 运 动 的 描 述
7级称疾风，13.9—17.1m/s，整个树摇动，大树枝弯下来，迎风 目录 步行感觉不便；
8级称为大风，17.2—20.7m/s，可折毁小树枝，人迎风前行感觉 阻力甚大；
9级称为烈风，20.8—24.4m/s，草房遭受破坏，屋瓦被揪 起，大树枝可折断；
10级称为狂风，24.5—28.4m/s，特征是树木可被吹倒，一般建
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目录
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目录
第 2-1 流体运动的描述 三
章
2-2 流动的几个基本概念
流 体
2-3 流动的分类
运
动
2-4 流体运动的质量守恒方程
学
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子
在
川
上
曰
：
逝
者
如
斯
夫
！
人不能两次踏进同一条河流
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目录
请君试问东流水，别意与之谁短长
莫 让
问君能有几多愁？恰似一江春水向东流
u p r t 0
t t t t
均匀场 如果流场中的速度 、压强、密度、温度等等物理 量均与空间坐标无关，即满足 下式，则称为均匀场，或均匀 流动，此时物理量具有对空间 的不变性
3-1 • 流体参数 表征运动流体的物理量
流
体 运
速度、加速度 密度、温度、压强
动
动量、动量矩、动能
的
描
随空间位置的变化规律
述
随时间连续变化的规律
与边界条件的相互作用力规律
流过机翼
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橄榄球运动 乒乓球运动
目录
流动远比 固体运动 复杂！
运动+变 形
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流 体 运 动 的 描 述
筑物遭破坏；
11级称为暴风，28.5—32.6m/s，特征是大树可被吹倒，一般建
筑物遭严重破坏；
2021/021/021 级称为飓风，>32.6m/s，在陆地少见，其摧毁力很大。
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3-1
流 体 运 动 的 描 述
描述流体运动的两种方法
目录
拉格兰日（Lagrange）法————质点
系法
欧 拉（Euler）法——控制体法
目录
• 风力的分级
0级称为无风， 0—0.2m/s，陆地上的特征是烟直上； 1级称为软风，0.3—1.5m/s，烟能表示风向，树叶略有摇动； 2级称为轻风，1.6—3.3m/s，人面感觉有风，树叶有微响，旗子
开始飘动，高的草开始摇动； 3级称为微风，3.4—5.4m/s，树叶及小枝摇动不息，旗子展开，
z
拉格兰日法与质点系
质点系法——分析每个质点的运动
u B
(x,y,z)
流体质点系的特点——在运动中变
形首先需要将不同流体质点加以标志识别！
(a,b,c)
OA
y
如图，在时间t=0 的初始时刻， x 各流体质点有唯一坐标——初始坐标：
图3-1
拉格兰日变数
（ x 0 a ,y 0 ）b ,z ，0 用 c 质点的
(a,b,c,t）称拉格兰日变数
（a,b,c）作为不同质点的区别标志。
（a,b,c,t）是各自独立的，质点的初始坐标（a,b,c）与时 间t无关，时间t只影响质点的运动坐标、速度和加速度
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3-1
流 体 运 动 的 描 述
目录
表3-1 用拉格兰日法描述流体运动的表达式
质点运动坐标
表演舞台
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目录
3-1
流 体 运 动 的 描 述
欧拉法与控制体
流体经过的一个固定空间，其中充满连续不断的流体质点，每 个质点都具有一定的物理量。是物理量连续分布的场，即流场 如速度场、密度场、温度场、压强场等 z
用流体质点的空间位置坐标（x,y,z）与 时间变量t表达空间内流体运动规律（
t1时刻
t2时刻
流体与固体边界的相互作用
任何时刻物理量在场上的分布规律
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流 体 运 动 的 描 述
流场划分：定常场和均匀场
定常场 如果流场中的速度、 压强、密度、温度等等物理量的 分布与时间t无关，即满足下式 ，则称为定常场，或定常流动， 此时物理量具有对时间的不变性 。
高的草摇动不息； 4级称为和风，5.5—7.9m/s，能吹起地面灰尘和纸张，树枝动摇
，高的草呈波浪起伏； 5级称为清劲风，8.0—10.7m/s，有叶的小树摇摆，内陆的水面
有小波，高的草波浪起伏明显； 6级称为强风，10.8—13.8m/s，大树枝摇动，电线呼呼有声，撑
伞困难，高的草不时倾伏；
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