高等流體力學

高等流體力學2工程熱物理基礎物質狀態(tài)傳熱學流體力學物質傳遞[宏觀]熱力學能量傳遞流體力學地位3流體分類理想流體，粘性流體不可壓流體，可壓縮流體單相流體，多相流體牛頓流體，非牛頓流體正常流體，稀薄流體4流體力學理想流體力學粘性流體力學可壓縮流體力學多相流體力學非牛頓流體稀薄氣體流體力學微尺度流體力學磁流體力學工程流體力學基礎氣動力學生物流體力學葉輪機械流體力學海洋流體力學兩相流體力學5

本科流體力學研究生流體力學基本物理概念理論分析

流體、粘性、可壓縮性系統推導控制方程組積分方程（宏觀） 微分方程（微觀）動量定理，邊界層方程速度場，壓強場定常流動 非定常流動

伯努利方程，非定常，非慣性系，一維流動 多維流動

一維等熵流動可壓縮流體平面勢流流動基本無紊流介紹 紊流工程師

科學研究人員6本課程主要內容流體力學基本概念、方程與定理（重點）理想不可壓流體流動（掌握）粘性不可壓縮流體流動（重點）理想可壓縮流體流動（了解）實際流體的流動（介紹）水波動力學，多相流體，血液流動流體力學數值模擬（介紹）7第一部分流體力學的控制方程第一章流體力學的基本概念8流體力學基本概念拉格朗日參考系與歐拉參考系跡線、流線、脈線物質導數速度分解定理有旋運動概念物質積分隨體導數-----雷諾輸運方程張量基本概念[附錄]應力張量本構方程9在歐拉參考系下用表示流體質點的速度變化。歐拉和拉格朗日參考系中的時間導數歐拉參考系：某一空間點上的流體速度隨時間的變化，稱當地導數或局部導數。拉格朗日參考系：流體質點速度隨時間的變化，即加速度。1.3物質導數10流體質點的物理量隨時間的變化率。又稱質點導數，隨體導數。設場變量，則表示某一流體質點的隨時間的變化。物質導數11在歐拉參考系下的表達式（在歐拉參考系下推導）時刻，時刻，物質導數按定義可計算為，物質導數12

在歐拉參考系下的表達式（在拉格朗日參考系下推導）

是流體質點的某物理量，或寫為于是物質導數13以矢量和張量下標形式表示的物質導數算符物質導數14稱對流導數或位變導數，由于流體質點在不均勻的

場內移動而引起的物理量的變化，由場的不均勻性引起。歐拉參考系中的時間導數，稱局部導數或就地導數，表示空間某一點流體物理量隨時間的變化，由場的不定常性引起。物質導數，質點導數，隨體導數；物質導數物理意義15例5

為研究城市的空氣污染情況，需測量某項污染指標s

隨時間的變化率，采用了三種方法：1)把測量探頭安裝在一高塔上；2)把探頭安裝在一直升飛機上，直升飛機速度為；3)把探頭安裝在一氣球上，設氣球隨氣流運動，氣流速度為。試用數學公式分別表示上述三種方法的測量結果。2)直升飛機上探頭測得的s變化率應等于的s當地變化率加上s的空間變化率與直升飛機速度的乘積，3)由于氣球與空氣速度相同，氣球上探頭測得的s變化率就是s的隨體導數或物質導數，解：1）高塔探頭測得的是在流場某一固定點上s的隨時間的變化率，即s的當地導數,16例6

考慮圖示收縮通道內理想不可壓縮流體的一維定常流動，分別求歐拉和拉格朗日參考系內的速度和加速度表達式。解：1)歐拉參考系。由不可壓縮流體，172)在拉格朗日參考系中，欲求的是

t=0時刻從x=0出發(fā)的流體質點的速度和加速度表達式，分別對時間求1階和2階導數，

181.4速度分解定理19

為流場中一任意點，為點鄰域內另一點，如果速度場已知，則同一瞬時上述點對于點的相對運動速度可計算如下：1.4

速度分解定理1.4.1速度分解定理，應變率張量和旋轉率張量20速度梯度張量速度分解定理，應變率張量和旋轉率張量21速度梯度張量速度分解定理，應變率張量和旋轉率張量22

只有6個獨立分量，除對角線元素外，非對角線元素兩兩對應相等，可表示為，是一個對稱張量。該張量描述流體微團的變形運動。應變率張量速度分解定理，應變率張量和旋轉率張量23

只有3個獨立分量，對角線元素為零，非對角線元素兩兩互為負數，可表示為，是一個反對稱張量。該張量描述流體微團的旋轉運動。旋轉率張量速度分解定理，應變率張量和旋轉率張量24反對稱張量只有三個獨立分量，可看作一個矢量的三個分量，旋轉率張量速度分解定理，應變率張量和旋轉率張量25旋轉率