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第三节 流体动力学
流体动力学是研究流体运动的规律，在建筑工程中所遇到的流体流动问题(如水、空气在管道中运动)都需要应用流体动力学的基本原理。本节将建立总流连续性方程、能量方程和动量方程。这些方程是动力学中最主要、最基本的方程。
一、流体运动的基本概念
流体力学中用流线、元流和总流来描述流体运动。流体运动是由无数流体质点的运动 所组成的，且各质点之间都有力相互作用，质点上的力和其本身的运动存在一定的规律性，找到这些规律，就可以解决运动中的问题。
(一)迹线和流线
迹线是流体质点运动的轨迹线。在流体力学中主要用流线来描述液体运动。
在流场中，从某一点M开始，绘出在指定时刻该点的流速矢量uM如图6—3—1所示。在uM上取△Sl得空间另一点N，绘出N点在同一时刻的流速矢量uN，然后在uN上取△S2得P点，再绘出同一时刻P点的流速矢量uP，依此类推，可得在某一时刻t时折线MNPQ，若M，N，P，Q点无限接近，即△Sl、△S2、△S3……趋近于零时，则MNPQ是一条光滑曲线，此曲线称流线。显然，位于曲线MNPQ上的所有质点在该指定时刻均沿此曲线流动。如果在整个流场中绘出同一时刻通过各空间点的一系列流线，则这些流线就形象地反映了该时刻的整个流动图景。
由此可见，流线是这样的曲线，在某时刻t，位于此曲线上各点的速度矢量应是这条曲线的切线。在同一时刻，流场中两根流线不能相交。根据流线的定义，可以写出它的微分方程。沿流线取一微元线段ds，它的坐标投影dx，dy，dz。由于流线上各点的流速矢量与流线相切，因而
所以
上式就是流线的微分方程。
流线和迹线是两个不同的概念。流线针对某一时刻而言、不同的时刻有不同的流线。在近海的河段中，涨潮时流线的方向均指向河的上游、退潮时指向下流。迹线是指某一时段内某一质点的轨迹。设从涨潮开始，则质点首先流向上流，在退潮时该质点流向下游，如果在第二次涨潮前，该质点尚没有流入大海，则第二次涨潮时质点又重新流向上游。这样，该质点的轨迹(迹线)乃是往复式的曲线。所以流线和迹线在非恒定流时不会重合的。而在恒定流时，流线和迹线相重合。
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