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稀薄气体流动状态的判别 稀薄气体流动状态的判别 气体流动的基本状态 气体流动状态的分类 湍流与粘滞流的转变及其判别 粘滞流与分子流的转变及其判别 稀薄气体动力学 气体流动的基本状态 真空系统一旦启动，系统管道中就存在定向的气体流动，即稀薄气体沿管道的流动。 气体在管道中的流动状态不同，管道的流导也不一样，也就是说，管道对气体的流动的影响，不仅取决于管道的几何形状和尺寸，还与管道中流动的气体种类、温度和压力有关。所以在计算管道对气体的流导时，首先必须判明管道中的气流是哪一种流动状态。 稀薄气体沿管道的流动与常压气体有区别也有联系，研究稀薄气体沿管道的流动是真空科学的重要内容之一。 气体流动状态的分类 在真空系统管路中的气流有五种流动状态：湍流(又称紊流、涡流)；湍—粘滞流；粘滞流(又称层流、粘性流、泊稷叶流)；粘滞—分子流；分子流(又称自由分子流、克努森流)。湍—粘滞流是湍流和粘滞流之间的过渡状态。粘滞—分子流是粘滞流和分子流之间的过渡状态。 湍流（Turbulence flow）：管道中气体的压强和流速高，流线无规则且有旋涡，旋涡时隐时现，流动呈不稳定状态，质点的速度急剧变化着，加速度大，因而惯性力对流动起支配作用。一般存在于真空系统工作初期。 粘滞流（Viscous flow）：当压强和流速逐渐降低，流线就有规律，随管道形状变化而变化，流动变成各部分具有不同速度的流动层。内摩擦力对流动起支配作用。 分子流（Molecular flow）：气体压强进一步降低，当气体分子的平均自由程与管道直径相当时，开始出现新的流动状态，气体分子间的碰撞很少，甚至可以忽略，而气体分子依靠本身的热运动与管壁频繁碰撞，在管道内分子密度梯度的推动下，由高压端流向低压端。这种气流是一个个分子单独运动的综合效果。“漫反射”现象是促成分子流特殊运动规律的重要物理基础。 粘滞—分子流（Transition flow）：是粘滞流和分子流之间的一种中间流动状态，压强介于粘滞流和分子流之间，不同速度层间有更多的分子交换，管壁处有滑动现象。其研究的难点在于它跨越流体力学和统计力学两大学科。粘滞流为流体力学范畴，分子流属气体分子动力学范畴，研究方法不同 湍流与粘滞流的转变及其判别 雷诺数Re：流体加速度做功对于摩擦功的比值 对于室温20℃空气，湍流、湍—粘滞流、粘滞流之间的判别式是 Q2660D　　　　　　　为湍流 Q1450D　　　　　　　为粘滞流 1450DQ2660D　　 为湍—粘滞流 式中　Q—通过管道的气体流量，Pa·m3/s D—管道的内径，m 粘滞流与分子流的转变及判别 分子流流态的研究必须着眼于一个个气体分子及其行为，大量研究表明，分子平均自由程是个重要参数。目前国内外多数学者推荐的判据为： 对于给定气体和温度 为常数 对于室温20℃空气,粘滞流、粘滞—分子流和分子流之间的判别式是 式中　D—管道的内径，m P－管道中气体的平均压强，Pa 讨论 谢 谢 大 家！ * * * * * 东北大学 《真空系统设计》之二 u：相对于器壁的流速；D：管径；L：管长； M：气体质量；ρ：气体密度；η：内摩擦系数 Q：气体流量；R：气体普适常数；T：热力学温度 D：管道直径；μ：摩尔质量；η：内摩擦系数 分子流 粘滞流 粘滞—分子流 E N D