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流体力学学习1

已有 2767 次阅读 2015-1-26 19:32 |个人分类:FLUENT|系统分类:科研笔记| 流体力学学习

1,作用在流体上的力有2种类型:

  • 外场对流体的力 (重力,库仑力,洛伦兹力):体积力,因为对于处于一个微元体内的流体来说,这类力的大小和流体的体积成正比。

  • 流体分析中出现的面积力通常是内力,是流体内部相邻部分之间由于分子力和热运动造成的动量交换引起的。

2,  动量守恒:在空间一个固定的区域中,单位时间内流体总动量的增加,等于单位时间内通过区域边界进入区域的动量(包括由于流体进出该区域所携带的动量的净增量,和由于表面力作用传递到区域内的动量),加上在外场力作用下引起的区域内流体动量的改变。 推导原则:动量定理,在惯性参考系中,物体动量的变化,等于作用在物体上外力的冲量

3, 流体在运动过程中,不但在各部分之间发生能量交换,而且流体的各种能量形式之间也要进行转换。一般我们只需要考虑流体宏观运动的机械能(主流体能量)流体分子热运动的能量(流体内能)之间的转换。而流体各部分之间的能量交换主要是通过相互做功和传热的方式实现的。

4, 非平衡体系:体系不处于均匀状态,各部分的状态函数,如温度,牙签,密度,速度等一般都互不相同。这种互相作用就会带来一些宏观效果,即某些物理量的输运效应。最重要的是质量,能量,动量的输运。

分别通过Fourrier law和fick's law来描述该输运。

但是要注意,上述两个定律只是描述了由于分子热运动引起的输运现象,并没有包括流体宏观运动所伴随的能量和质量迁移。也就是说,q和m实际上是在随流体质点一起运动的参考系中测量得到的通量。


在运动的流体中,由于宏观速度分布不均匀,应力一般不是各向同性的。流体面元上承受的除法向应力外,还有切向应力,即内摩擦力。

粘性流体的机械能耗散,本构方程写为:σij=-pδij + σij',其中p是非平衡态流体的热力学压强σij'表示应力对于平衡态应力的偏移,称为粘性应力。从而有:.  该式左边表示单位体积内的流体机械能向内能的转变。右边第一项表示外(热力学)压强在单位时间内对单位体积的流体所做的功。它将机械能转变为内能。但是这种转变是可逆的。第二项表示流体变形时,外部通过粘性应力对单位体积流体做功的功率。这部分机械能向内能转变是不可逆的。


无滑移条件:

界面两侧介质的运动不仅要法向速度相同,切向速度也必须相等。这一条件称为无滑移条件。

固体边界上的动力学条件是速度的无滑移条件。










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