第13章 工程流体力学的计算方法(CFD基础)§代数方程的牛顿迭代法 牛顿迭代法用于求解超越方程 的根在曲线 上取一点 求 显然 是方程 的一个比 更精确的解 重复以上计算可以得到任意精确的解 例:水从池中经管道流出已知管长 沿程阻力损失系数局部阻力损失系数 水径 设计流量 试求管径d解:列水面和管道出口截面的伯努利方程:代入数据化简得:令 则上式化为: 选作为初值 经3次迭代后得 误差
单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级第13章 计算流体力学CFD(1)1 引言流体力学的三种研究方法2 流体力学的控制方程组2.1 基本物理学原理基本物理学原理流体力学基本控制方程连续性方程质量守恒定律动量方程牛顿第二定律能量方程能量守恒定律2.2 流动模型流动模型1)有限控制体模型对于有连续性的流体有下面两种模型:2)无穷小流体微团我们不是同时观察整
动量矩方程密度的质点导数 优缺点: 直观性强物理概念明确可以描述各质点的时变过程 × 数学求解较为困难一般问题研究中很少采用 流线的几个性质: 在定常流动中流线不随时间改变其位置和形状流线和迹线重合在非定常流动中由于各空间点上速度随时间变化流线的形状和位置是在不停地变化的 流线不能彼此相交和折转只能平滑过渡 流线密集的地方流体流动的速度大流线稀疏的地方流
单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级第十一章 计算流体力学基础计算流体力学概述有限差分法有限元法有限体积法离散方法分类常用CFD软件 计算流体动力学putational Fluid Dynamics简称CFD)是通过计算机数值计算和图像显示对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析 CFD的基本思想:把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场
水的流动流体力学的发展2.重度:单位Nm3 式中:g为重力加速度其值为 ms2注:负号是考虑到ΔV与Δp总是符号相反的缘故物理意义:当温度不变时每增加单位压强所产生的流体体积相对变化率气体的等温压缩率1.质量力与表面力 质量力:与流体微团质量大小有关并且集中作用在微团质量中心上的力称为质量力比如在重力场中的重力mg直线运动的惯性力ma等等质量力是个矢量
单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级第5章 流体力学基础教学基本要求一理解稳定流动的有关概念二掌握连续性方程伯努利方程及应用三了解实际流体的流动特性及一般规律了解雷诺数的意义四了解泊肃叶公式及流阻的物理意义了解斯托克斯定律的应用本章作业:91113151819215.0 概述 流体静力学问题相对较简单主要是讨论平衡状态下的压强关系.
单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级第一章 流体力学基础流体的特征:具有流动性即抗剪和抗张的能力很小无固定形状随容器的形状而变化在外力作用下其内部发生相对运动流体: 在剪应力作用下能产生连续变形的物体称为流体如气体和液体
单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级第一章 流体力学基础本章学习目的与要求通过学习本章内容学生能够完成食品工厂设计的管道设计与计算工作能够完成泵与风机的选型配套工作 要求学生掌握实际流体与理想流体的区别掌 握流体流动中各能量平衡方程的区别并能熟练运用这些方程解决问题 掌握流体参数的测量原理和方法掌握流动阻力计算方法和泵性能的计算方法了解非牛顿流体的种类和简单计
单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级第一章 流体力学基础第二节 流动阻力和能量损失第二节 流动阻力和能量损失 能量损失一般有两种表示方法: 流体阻力是造成能量损失的原因 产生阻力的内因是流体的粘性和惯性外因是固体壁面对流体的阻滞作用和扰动作用通常用单位重量流体的能量损失(或称水头损失)h1来表示用液柱高度来量度用液柱高度
流体运动学和流体动力学目的任务:了解与液压及气动技术有关的流体力学基本内容 重点难点:流体经过薄壁小孔短孔细长孔等小孔的流动情况相应的流量公式流体经过各种缝隙的流动特性及其流量公式液压冲击和气穴现象及其减小措施1)传动——把由液压泵所赋予的能量传递给执行元件2)润滑——润滑液压泵液压阀液压执行元件等运动件 3)冷却——吸收并带出液压装置所产生的热量 4)去污——带走工作中产生的磨粒和来自外界的污染
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