传输原理教案(第1)流体.pptVIP

第一篇 动量传输 （p3） 本篇学习和研究的内容： 研究在各种条件和情况下，（1）流动物体中的动量分布情况（即流动速度分布）；（2）动量传输 规律；（3）流速随时间和空间的变化规律。 流体中动量传输起因；以及对热量、质量传输的影响： （1）流体内部不同部位的质点或集团的流动速度不一致。 （2）流动速度的不一致，必然导致动量分布不均匀。继而发生动量的交换或传递过程。 （3）这样的动量传递，就会影响到热量和质量的传输过程。 第一篇 动量传输 本篇（动量传输）包括以下几章内容： 第一章 流体及其流动 （流体特性，粘性，层流、紊流等） 第二章 流体静力学 （欧拉方程、压力计量测量等） 第三章 流体的层流流动 （动量通量、动量率、动量平衡方程、质 量平衡方程等） 第四章 流体的紊流流动 （紊流流动特征，管道、平板表面紊流等） 第五章 流体流动的能量守恒 （能量守恒-----伯努利方程等） 第六章 流体输送设备 （泵与风机等设备） 第一章 流体及其流动（p4） 1.1 流体的特性 （1）流体（Fluid）概念：能够流动的物体（一般指气体或液体）。是一种质点间联系很小，质点在空间的相互位置很容易改变（即变形或流动）的物体。 （2）流体包括：液体和气体；另外带有固相颗粒、液相颗粒的气体；含有固相颗粒、液相颗粒、微小气泡的液体（如悬浊液、乳浊液等）。 （3）流体的力学性质（与固体比较）： （A）不能传递拉力， （B）可承受压力，传递压力和切力，并且在压力和切力下出现流动。（流动可持续） （C）流体流动时，流速不同的相邻质点间出现位移，导致产生内摩擦力。静止流体没有内摩擦力。 第一章 流体及其流动 （4）气体和液体的区别： 微观：分子间距不同 运动自由程不同： 宏观：液体有一定体积，有自由表面， 气体充满容器，无自由表面。 气体可压缩性较大。 第一章 流体及其流动 p4 1.1.1 流体的连续介质模型介绍 （p4） （1）流体的物理量本质上是不连续的： 流体如同固体一样，也是由大量的分子所组成，而分子间都存在比分子本身尺度大得多的间隙，同时，由于每个分子都不停的在运动，因此，从微观的角度看，流体的物理量在空间分布上是不连续的，且随时间而不断变化。 （2）可以假设流体物理量连续： 但在动量传输中，仅限于研究流体的宏观运动，其特征尺度（米、厘米、毫米量级）比分子自由程大得多。描述宏观运动的物理参数，是大量分子的统计平均值，而不是个别分子的值。在这种情形下，流体可近似用连续介质模型处理。 （3）连续介质模型： 连续介质模型认为，物质连续地分布于其所占有的整个空间，物质宏观运动的物理参数（密度、速度、压力、粘度等）是连续分布的，是空间及时间的可微连续函数。从而实现用连续函数的解析方法来研究流体的动量传输。 连续介质模型（总结） 事实上，流体分子间是有间隙的，流体物理量是不连续的。 流体连续性基本假设—假设流体质点之间没有空隙。 即把流体看成占有一定空间的无限多个流体微团（质点）组成的密集无间隙的连续介质。 反映宏观流体的物理量也是空间坐标的连续函数。 （密度、压力、粘度、流速等等……） 第一章 流体及其流动 1.1.2 流体的压缩性和热胀性 （p4） 一.液体 （1）流体的压缩性：是指流体四周受压时，其体积变小的特性。 （2）流体的热胀性 ：是指流体在其本身温度提高时，其体积增大的特性。 （3）液体压缩性用 “体积压缩系数” k 表示： 第一章 流体及其流动 （4）液体的热胀性用 “温度膨胀系数”β表示： β是温度升高1℃时，液体体积的增大率。 例：液体水的体积压缩系数 0℃水在不同压力下的κ值 例如：液体水的热膨胀系数 温度 T = 10~20 ℃， 压力 P = 0.1MPa β水＝1.5 × 10-4 K-1 实际在工程上，可以认为水是不可被压缩的。类似地，其他液体也可认为不可压缩。 液体的热胀性在工程上一般也不考虑。 特殊情况（比如液体体积较大，而压力变化突然），必须考虑液体的压缩性。 （理想气体状态方程） 1mol理想气体： C. 绝热条件： 气体有明显的压缩性和热胀性。在工程上考虑气体的压缩性和热胀性时，常根据过程的特点做一些简化处理。（P.6） 如气体在管道中流动，或固体在静止气体中运动时，只要它们之间相对速度小于音速，气体的密度变化很小，这时可以忽略气体的压缩，把气体密度视为常数。 第一章