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控制體
鎖定
空間中某一確定的、有一定尺度(有限值或無限小)的固定不變的任何體積,稱之為控制體。
- 中文名
- 控制體
- 外文名
- Control body
- 領 域
- 熱力學
- 定 義
- 流場中某一確定的空間區域
- 相關名詞
- 控制面
控制體區域介紹
控制體是指流場中某一確定的空間區域,這個區域的周界稱為控制面。控制體的形狀根據流動情況和邊界位置任意選定。當選定之後,控制體的形狀和位置相對於所選定的座標系來講是固定不變的,但它所包含的流體的量是時時刻刻改變的。如果這個座標系是固定的就稱為固定控制體,如果座標系本身也在運動,則稱為運動控制體。
控制體特點
① 控制面相對於座標系是固定的;
② 在控制面上可以有質量交換;
③ 在控制面上受到控制體以外的物體加在控制體之內物體上的力;
④ 在控制面上可以有能量交換,即可以有能量(內能、動能、熱或功)跑進或跑出控制面。
對控制體而言,三大守恆原理被表述為:
(1)質量守恆原理:質量產生率 = 0
(2)動量守恆原理:動量產生率 = F
(3)能量守恆原理:能量產生率 = 0
控制體相關計算
(1)質量變化:
;(無需引入座標系)
對於體積
:
(引入控制體,無需引入座標系)
(2)動量變化:
;(無需引入座標系)
對於體積
:
(引入控制體,無需引入座標系)
x軸分量:
;y軸分量:
(需引入座標系)
(3)能量變化:
;(無需引入座標系)
對於體積
:
(引入控制體,無需引入座標系)
(4)體積力:
;(無需引入座標系)
對於體積
:
(引入控制體,無需引入座標系)
x軸分量:
;y軸分量:
(需引入座標系)
(5)體積力所作的功:
(需引入座標系)
x軸分量:
;y軸分量:
控制體系統和控制體
對於座標系而言,系統和控制體的差別在於:
(1)系統邊界面的形狀和大小可隨時間而變,控制體邊界面的形狀和大小是固定的;
(2)系統邊界處無質量交換,控制體的控制面上可以有質量交換。
(3)考慮質量守恆的時候採用的是系統的觀點,不能用控制體的方法去推導。
(4)流體力學中的動量定理用系統的觀點和用控制體的分析方法都可以,用控制體的方法時要用到雷諾輸運公式,流體力學中控制體的觀點要用的多一些,這些個定理描述的都是質點系的運動規律,都要採用牛頓力學的原理去分析,那麼也就是説要用系統的觀點。
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