第三節(jié)　流體動(dòng)力學(xué)

　　流體動(dòng)力學(xué)是研究流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，在建筑工程中所遇到的流體流動(dòng)問(wèn)題(如水、空氣在管道中運(yùn)動(dòng))都需要應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)的基本原理。本節(jié)將建立總流連續(xù)性方程、能量方程和動(dòng)量方程。這些方程是動(dòng)力學(xué)中最主要、最基本的方程。

　　一、流體運(yùn)動(dòng)的基本概念

　　流體力學(xué)中用流線、元流和總流來(lái)描述流體運(yùn)動(dòng)。流體運(yùn)動(dòng)是由無(wú)數(shù)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng) 所組成的，且各質(zhì)點(diǎn)之間都有力相互作用，質(zhì)點(diǎn)上的力和其本身的運(yùn)動(dòng)存在一定的規(guī)律性，找到這些規(guī)律，就可以解決運(yùn)動(dòng)中的問(wèn)題。

　　(一)跡線和流線

　　跡線是流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡線。在流體力學(xué)中主要用流線來(lái)描述液體運(yùn)動(dòng)。

　　在流場(chǎng)中，從某一點(diǎn)M開(kāi)始，繪出在指定時(shí)刻該點(diǎn)的流速矢量uM如圖6—3—1所示。在uM上取△Sl得空間另一點(diǎn)N，繪出N點(diǎn)在同一時(shí)刻的流速矢量uN，然后在uN上取△S2得P點(diǎn)，再繪出同一時(shí)刻P點(diǎn)的流速矢量uP，依此類推，可得在某一時(shí)刻t時(shí)折線MNPQ，若M，N，P，Q點(diǎn)無(wú)限接近，即△Sl、△S2、△S3……趨近于零時(shí)，則MNPQ是一條光滑曲線，此曲線稱流線。顯然，位于曲線MNPQ上的所有質(zhì)點(diǎn)在該指定時(shí)刻均沿此曲線流動(dòng)。如果在整個(gè)流場(chǎng)中繪出同一時(shí)刻通過(guò)各空間點(diǎn)的一系列流線，則這些流線就形象地反映了該時(shí)刻的整個(gè)流動(dòng)圖景。

　　由此可見(jiàn)，流線是這樣的曲線，在某時(shí)刻t，位于此曲線上各點(diǎn)的速度矢量應(yīng)是這條曲線的切線。在同一時(shí)刻，流場(chǎng)中兩根流線不能相交。根據(jù)流線的定義，可以寫(xiě)出它的微分方程。沿流線取一微元線段ds，它的坐標(biāo)投影dx，dy，dz。由于流線上各點(diǎn)的流速矢量與流線相切，因而

　　所以

　　上式就是流線的微分方程。

　　流線和跡線是兩個(gè)不同的概念。流線針對(duì)某一時(shí)刻而言、不同的時(shí)刻有不同的流線。在近海的河段中，漲潮時(shí)流線的方向均指向河的上游、退潮時(shí)指向下流。跡線是指某一時(shí)段內(nèi)某一質(zhì)點(diǎn)的軌跡。設(shè)從漲潮開(kāi)始，則質(zhì)點(diǎn)首先流向上流，在退潮時(shí)該質(zhì)點(diǎn)流向下游，如果在第二次漲潮前，該質(zhì)點(diǎn)尚沒(méi)有流入大海，則第二次漲潮時(shí)質(zhì)點(diǎn)又重新流向上游。這樣，該質(zhì)點(diǎn)的軌跡(跡線)乃是往復(fù)式的曲線。所以流線和跡線在非恒定流時(shí)不會(huì)重合的。而在恒定流時(shí)，流線和跡線相重合。

2010年注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師考試報(bào)名時(shí)間信息匯總
 結(jié)構(gòu)工程師基礎(chǔ)科目(一)考試普通化學(xué)練習(xí)題匯總
2010年結(jié)構(gòu)師考試9月18、19日

更多信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：結(jié)構(gòu)工程師頻道    結(jié)構(gòu)工程師論壇