4.7 运动的分类

1. 4.7运动的分类

2. 4.7运动的分类 • （1）以运动形式为标准：分为有旋和无旋运动。 • 标准是旋度 rotv 是否为零。 • 绝大部分流体是有旋的，只是由于旋转运动的处理方法复杂，在近似允许情况下，可以忽略掉一些有旋因素，认为流动是无旋的。

3. 4.7运动的分类 • （2）以时间为标准： • 分为定常和非定常运动。 • 判断标准是对时间的偏导数是否为零 • 偏导数为零称为定常运动，反之为非定常运动 • 通常定常运动比非定常运动容易解决。

4. 4.7运动的分类 • （3）以空间变量为标准： • 看流体运动在几个方向上有差别，在几个方向上的差别就是几维运动。 • 如在管道中的流动，因为有粘性，管流的速度分布沿管径方向的变化，认为是二维流动；如果考虑的是平均流速，则认为是一维流动。 • 一维流动并不是直线运动,比如流场中的一根流线,取曲线坐标系与流线重合,则流线上的运动为一维运动.

5. 4.7运动的分类 • （4）流体密度在运动过程中是否发生变化： • 对于液体,多数情况下可视为不可压流体; • 对于气体,在马赫数较小时可以看成不可压流体,高速气流是可压的. • 不可压流的连续方程： • （5）有粘运动和无粘运动

6. (a) (b) (c) 4.7运动的分类 • (6)层流和紊流： • 1883年，英国人雷诺发表著名实验： • 开始流速小，状态如(a)，一条直线，多条直线不相混. • 处于层流(laminar flow)状态; • 抬高阀门，增大流速，如(b)，红线波动，开始有径向速度;

7. (a) (b) (c) 4.7运动的分类 • 当水流速度增大超过一个临界值，红线剧烈波动、断裂，形成很多小旋涡，整个管内全被染红，形成湍流; • 亦称紊流，turbulent flow； • 然后再减小流速，变回层流。

8. (a) (b) (c) 4.7运动的分类 • 说明：存在层流和湍流，其间有过渡状态，层流转变为湍流 • 这个过程称为:转捩(transition)。 • 红线的变化反应了水流动状态的变化. • 雷诺发现:影响流动状态的不仅是速度，还有其它参数。通过仔细分析，下面的组合量对流动状态起决定作用：

9. (a) (b) (c) 4.7运动的分类

10. 4.7运动的分类 根据雷诺的实验

11. 4.7运动的分类 分子：流过单位面积流体动量，反映惯性力大小； 分母：粘性力。 雷诺数为惯性力与粘性力之比

12. 作业 • P154页，8、9、11、12、13。