控制体
控制体
空间中某一确定的、有一定尺度(有限值或无限小)的固定不变的任何体积,称之为控制体。
区域介绍
控制体是指流场中某一确定的空间区域,这个区域的周界称为控制面。控制体的形状根据流动情况和边界位置任意选定。当选定之后,控制体的形状和位置相对于所选定的坐标系来讲是固定不变的,但它所包含的流体的量是时时刻刻改变的。如果这个坐标系是固定的就称为固定控制体,如果坐标系本身也在运动,则称为运动控制体。
特点
① 控制面相对于坐标系是固定的;
② 在控制面上可以有质量交换;
③ 在控制面上受到控制体以外的物体加在控制体之内物体上的力;
④ 在控制面上可以有能量交换,即可以有能量(内能、动能、热或功)跑进或跑出控制面。
对控制体而言,三大守恒原理被表述为:
(1)质量守恒原理:质量产生率 = 0
(2)动量守恒原理:动量产生率 = F
(3)能量守恒原理:能量产生率 = 0
相关计算
(1)质量变化:;(无需引入坐标系)
对于体积:(引入控制体,无需引入坐标系)
(2)动量变化:;(无需引入坐标系)
对于体积:(引入控制体,无需引入坐标系)
x轴分量:;y轴分量:(需引入坐标系)
(3)能量变化:;(无需引入坐标系)
对于体积:(引入控制体,无需引入坐标系)
(4)体积力:;(无需引入坐标系)
对于体积:(引入控制体,无需引入坐标系)
x轴分量:;y轴分量:(需引入坐标系)
(5)体积力所作的功:(需引入坐标系)
x轴分量:;y轴分量:
系统和控制体
对于坐标系而言,系统和控制体的差别在于:
(1)系统边界面的形状和大小可随时间而变,控制体边界面的形状和大小是固定的;
(2)系统边界处无质量交换,控制体的控制面上可以有质量交换。
(3)考虑质量守恒的时候采用的是系统的观点,不能用控制体的方法去推导。
(4)流体力学中的动量定理用系统的观点和用控制体的分析方法都可以,用控制体的方法时要用到雷诺输运公式,流体力学中控制体的观点要用的多一些,这些个定理描述的都是质点系的运动规律,都要采用牛顿力学的原理去分析,那么也就是说要用系统的观点。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 14:52
目录
概述
区域介绍
特点
参考资料