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控制體積的積分型式
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前言
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統御方程式
( Governing equations )
- 包含質量、動量及能量守恒定律
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第四章
- 以"控制體積"為系統→推導出"積分型式"之統御方程式
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第五章
- 以"流體質點"為系統→推導出"微分型式"之統御方程式
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定義
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系統
- 固定物質之集合
- 全班50人,1~50號同學都不能變
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控制體積與
控制質量
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控制體積C.∀
( control volume )
(Eulerian描述法)
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定義
- 已知
- 選擇流場中某一特定區域(體積)為系統
- 若
- 流體可進出此區域
- 則
- 稱此體積稱為控制體積
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其中
- 控制體積之形狀
- 可固定也可改變
- 控制體積之邊界
- 稱為系統的
控制表面 CS
control surface)
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控制質量CM
( control mass )
(Lagrangian描述法)
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定義
- 已知
- 選擇流場中某一特定"流體質量"為系統
- 若
- 此系統與外界無質量交換
- 則
- 稱此質量為控制質量
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其中
- 控制質量之形狀
- 會隨流體運動而變形或移動
- 控制質量之質量
- 保持固定
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性質
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定義
- 用來"描述" 任何系統狀態之 "特性者"
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外延性質( extensive property )
- 定義
- 已知
- 將二個平衡且狀態相同之系統作合倂
- 若
- 其中物理量改變
- 則
- 改變之物理性質即稱為外延性質
- 舉例
- m,V,U,E,S,P,Ek
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內涵性質( intensive property )
- 定義
- 已知
- 將二個平衡且狀態相同之系統作合倂
- 若
- 物理量不隨合併而改變
- 則
- 不改變之物理性質即稱爲內涵性質
- 舉例
- P,T,D,k(彈性係數)
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其中
- 比性質
- 定義
- 單位質量之外延性質
- 其中
- 比性質必為"內涵性質"
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雷諾傳輸定理
(Reynolds
transport theorem)
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目的
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將系統中的"外延性質"隨時間之變化率以"控制體積"之觀點表示出來
- 簡言之
- 以簡單好算的"控制體積"來做運算
而不以難算的"整體系統"做運算
- "整體系統"與"控制體積"之轉換公式
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定理
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性質
- =系統中N性質隨時間的變化率
- N性質在控制體積内隨時間的變化率
- =N性質在控制表面上之淨流出率