《船舶流体力学》课程教学资源（讲稿）20 第6章 势流基本理论 - 6.10 特殊势流流动

6.8固定物体在非定常势流中的绕流流动前面考虑了在静止流体中，物体作加速运动时，会产生附加贯性力。如果物体固定，但来流是非定常的，此时的物体绕流流动中，物体是否会会受到流体作用力？是否也有附加质量？为了回答这些问题，我们来考虑一个三维圆球固定不动在非定常来流中的绕流问题。对于圆球在定常流中的绕流问题，已经得到了它的速度势，只需把定常来流U改成非定常来流U(t):U(t)a50d = U (t)cos0+n2r

6.8 固定物体在非定常势流中的绕流流动 前面考虑了在静止流体中，物体作加速运动时，会产生附加 惯性力。如果物体固定，但来流是非定常的，此时的物体绕流流 动中，物体是否会会受到流体作用力？ 是否也有附加质量？ 为了回答这些问题，我们来考虑一个三维圆球固定不动， 在非定常来流中的绕流问题。对于圆球在定常流中的绕流问题 ，已经得到了它的速度势，只需把定常来流 U 改成非定常来流 U(t)：   3 2 cos 2 a r r   U t        

6.8固定物体在非定常势流中的绕流流动有了速度势，就可以计算下面的量：ad=U 3a'cos0Buacose2r22atIr=a=a1ad1aadVdsin6ara0rrsinoao29ado2UsinA8asinAaA>X0J ds = J(ade)(2πa sin g)B

6.8 固定物体在非定常势流中的绕流流动 有了速度势，就可以计算下面的量： 3 2 3 cos 3 cos r a 2 2 r a a U Ua t r            11 3 , , 0, sin , 0 sin 2 r a U rr r                           2 1 9 2 2 sin 2 8 r a  U        0 2 sin B dS ad a        x a  ad a sin

6.8固定物体在非定常势流中的绕流流动由动力学条件，圆球受的水平方向上的流体作用力为：[ap[n,dsp-(t)2atB元93Uacossin(2元a2sinの)d0-cosO6820n,dsasat9元3((sincos?e)de+pu?(sin 0cos0)d6=3元pUa3402/3021=U (t)[2p元a3=U (t)=U (t)(p+ma)p元aP元3

由动力学条件，圆球受的水平方向上的流体作用力为：           2 2 22 2 0 1 2 3 2 22 3 0 0 23 0 2 3 9 cos sin cos 2 sin 2 8 9 3 sin cos sin cos 4 2                                                                                 x x x B r a n dS t F C t n dS t Ua U a d Ua d U a d U t      3 33 (1) 4 2 3 3                    a Ut a a Ut V m 6.8 固定物体在非定常势流中的绕流流动

6.8固定物体在非定常势流中的绕流流动即圆球受的水平方向上的流体作用力由两部分组成，一部分是静止流体中，物体作加速运动所产生的附加惯性力：另一部分是物体所占据空间的流体部分作加速运动的惯性力F, =U(t)(p+ma))=U(t)) m(2)固定物体在非定常来流中的绕流流动，物体会受到流体作用力，也可以定义附加质量（系数），它由两部分组成，一部分是静止流体中，物体作加速运动所引起的附加质量；另一部分是物体所占据空间的流体质量：C1+ Cm(2) = p+m(1)m(2)m(1)

即圆球受的水平方向上的流体作用力由两部分组成，一部 分是静止流体中，物体作加速运动所产生的附加惯性力；另一 部分是物体所占据空间的流体部分作加速运动的惯性力： F Ut t x       V m(1)  U   m(2)   6.8 固定物体在非定常势流中的绕流流动 m Vm (2) (1)    固定物体在非定常来流中的绕流流动，物体会受到流体作 用力，也可以定义附加质量 (系数 )，它由两部分组成，一部分 是静止流体中，物体作加速运动所引起的附加质量；另一部分 是物体所占据空间的流体质量： ( 2) (1) 1 C C m m  

6.8固定物体在非定常势流中的绕流流动由此可以看到：物体在静正流体中作加速运动所引起的附加质量，比在非定常流体中固定物体的绕流流动所引起的附加质量小，因而所受的流体作用力也小。U(t)(2)U(t)±m(1)m(2)<m(1)+pVm(1)

由此可以看到，物体在静止流体中作加速运动所引起的附 加质量，比在非定常流体中固定物体的绕流流动所引起的附加 质量小，因而所受的流体作用力也小。 6.8 固定物体在非定常势流中的绕流流动