基本介紹
- 中文名：控制體積
- 外文名：Control volume
- 相關學科：流體力學、工程熱力學
- 常用套用：工程分析、數值模擬
定義,特點,套用,
定義
在流體力學中，控制體是指在流體所在的空間中，以假想或真實流體邊界包圍，固定不動形狀任意或可運動、變形的的空間體積。包圍這個空間體積的邊界面，稱為控制面。
在工程熱力學中，控制體積又稱為開口系統，簡稱為控制體，它是指有物質流穿過邊界的系統，其界面稱為控制界面。穩態（steady）時，控制體積可以視為一個其中流體體積為定值的任意空間。流體可能會流進或流出控制體積，但流入控制體積的流體質量等於流出控制體積的流體質量。在穩態且沒有功或能量的交換，控制體積內的能量也是一個定值。控制體積的概念類似經典力學的自由體圖。
特點
控制體具有以下特點：
（1）控制體的形狀與大小不變，並相對於某坐標系固定不動。控制體內的流體質點組成並非不變的。
（2）控制體既可通過控制面與外界有質量和能量交換，也可與控制體外的環境有力的相互作用。
套用
在計算流體力學(CFD)中，對於位置固定的控制體，物理學的基本原理將套用到控制體內的流體上，而對於隨流體運動的控制體，還需將物理學基本原理運用於流過控制面的流體。因此，藉助於控制體，可將注意力集中在控制體本身這一有限區域內的流體。而物理學基本原理要適用於控制體，得到的流體流動方程將是以積分的形式表達出來的。由於控制體是以空間變數描述，因此，其相應描述方法是歐拉的。
在工程熱力學中，可利用控制體建立穩態穩流能量方程式，其在工程上有廣泛的套用。比如壓氣機、動力機、絕熱節流等。
