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流体微团运动

指流场中由于速度分布不均匀,流体微团中各点的速度不相等,因而引起微团的平移转动和变形。变形又分线变形和角变形。在流场中取微小六面体如图所示。经dt时间后,其位置和形状均发生了变化。设O点速度为Ux、Uy、Uz,其他各点流速用泰勒级数展开,忽略高阶微量后

指流场中由于速度分布不均匀,流体微团中各点的速度不相等,因而引起微团的平移转动和变形。变形又分线变形和角变形。在流场中取微小六面体如图所示。经dt时间后,其位置和形状均发生了变化。设O点速度为Ux、Uy、Uz,其他各点流速用泰勒级数展开,忽略高阶微量后,如下表所示:

流体微团运动

平移 是指微团运动过程中其任一线段的长短及方位都保持不变的运动,这只有在各点速度都相同的情况下才能产生,而Ux、Uy、Uz正是微团各点所共同有的速度,称为平移速度。

线变形 是指微团轴线的伸长、缩短,由于沿着轴线方向各点速度的不同所产生。是单位时间单位长度的线变形,称为线变形率。

附表

角变形 是指微团运动过程中两条垂直边夹角的变化,习惯上以单位时间角变形的一半,即定义为角变形率

转动 是指微团运动过程中垂直边方位的变化,习惯上是把原来互相垂直的两边的角转速的平均值(亦即两边的分角线的角转速),)定义为角转速。角转速的两倍为旋度,可表示成:

流体微团运动

流体的运动根据微团是否绕自身瞬时轴转动分成有涡流动与有势流动。M点的速度可以改写为:

流体微团运动

也就是M点的速度可以分解为第一项表示的平移速度,第二项表示的由于线变形引起的速度增量,第三、四项表示的由于角变形引起的速度增量和第五、六项由于转动引起的速度增量。通过分析流体微团运动与速度场的关系,可以对速度进行分解,并进而对流动进行分类。