大学课件 化工原理上 第1章 小结.ppt

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1、Mechanicalenergyconservationequ.（1）staticfluid–staticfluidequ.（2）idealfluid-Bernoulic’sequ.(3)Realfluid-Mechanicalenergyconservationequ.第1章流体流动1.1概述流体力学的数学分析方法—连续数学流体力学中的基本假设—流体的连续性假设真实图像—分子及分子热运动简化模型—质点微团及质点微团的运动基本研究方法:欧拉法:描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。拉格朗日法：描述的是同一质点

2、在不同时刻的状态。基本定律：牛顿运动学定律动量守恒定律质量守恒定律法向力—压力。压力的特性，表示方法，相互关系。切向力—粘滞力。本质，规律（粘性定律），粘性度量。主要物性：流体的密度粘度流体力学中机械能：动能位能压强能1.2流体静力学静力学方程的导出方法方法较多。注意欧拉法的应用。欧拉法：a）控制体的选取b）过程的数学描述c）牛顿第二定律在流体力学中的应用欧拉方程静力学方程（2）静力学方程的应用压力及压差的测量（主要是U型管压差计）液封（3）关于静力学方程的几点讨论a）方程的适用条件（重力场中处于静止状态下的不

3、可压缩流体）b）方程的几种形式及意义c）几个规律的认识（等压面在同一水平面上；压力是深度的函数；压力以同样大小传递到液体内各点）d）等压面的概念（静止的、连续的同一种流体、处于同一水平面）例题：P865题1.3流体动力学（1）流体流动的描述a）流量质量流量体积流量定义、计算法b）流速流速质量流速c）流动变量的平均值与局部值d）稳态流动与非稳态流动（2）流动体系的质量衡算原则：输入质量流量-输出质量流量=系统质量累积速率常用的连续性方程形式：（3）流体流动的机械能衡算a）理想流体的机械能衡算方程—柏努力方程b）真

4、实流体的机械能衡算方程—总机械能衡算方程c）各自的适用条件柏努力方程—不可压缩的理想流体作稳态恒温流动。d）各自的使用方法e）注意到总机械能衡算、柏努力方程、静力学方程的一致性总机械能衡算柏努力方程静力学方程d）了解动能因子的概念（湍流、层流），一般情况取=1e）不同条件下，流体压力分布和能量转化关系。机械能衡算方程：位头压力头动压头有效压头压力头损失（速度头）位能静压能动能有效功损失的机械能式中——压力降①②③（4）机械能衡算方程的应用（a）依题意画出流程示意图，标明流动方向；（b）选取适当截面，与流向

5、垂直；截面的选取应包含待求得未知量和尽可能多的已知量，如大截面、敞开截面；（c）式中各项的单位相同；（d）基准一致，压力基准，位头基准；（e）流速使用所选截面上平均速度（f）有效功率Pe或单位:W(g)效率P-----输送机械的轴功率1.4流体流动阻力（1）牛顿粘性定律意义：剪应力的大小与速度梯度成正比（速度梯度—变形速率）。适应条件：牛顿型层流流体粘度的变化规律：常用的粘度单位：SIPa·s；CP（2）流动类型雷诺实验—流型分类流动类型：层流Re≤2000湍流Re≥4000过渡流2000＜Re＜4000判据：

6、雷诺数分析影响流型的因素：几何因素物性参数流速（3）流体在圆形直管中流动时的几个重要关系1）层流流动a）剪应力分布（注意教材上按水平管）z1z2lFfF1F2Fg规律：与r线性分布中心：=0；管壁处最大b)速度分布规律：层流速度分布为抛物线壁面处速度u=0中心处r=0u=umaxc）几个重要关系平均速度与最大速度注意：哈根—泊谡叶公式（层流时圆管内的阻力计算公式）壁面剪应力与平均流速的关系：2）湍流流动a）描述变瞬时量时均量脉动量b）剪应力—涡流粘度，不是物性常数c）速度分布一般取n=1/7u=0.82u

7、maxd）层流内层的概念层流内层对传质传热的重要影响（4）边界层的概念1）平板上的边界层a）概念，速度梯度的集中区。b）厚度的定义层流湍流c）边界层内外的不同特征d）边界层的发展层流湍流转换e）临界雷诺数2）圆形直管内的边界层与平板边界层的不同点在于：a）边界层内u，边界层外流速上升b）充分发展后，在管中心汇合=Rc）进口段长度—正在发展的流动d）充分发展的流动e）管内流动状态取决于边界层汇合点处的流动状态3）边界层分离a）概念边界层脱离壁面b）边界层分离的原因（流体具有粘性，和固体壁面接触）c）分离条件

8、：逆压梯度的存在，动能耗尽d）边界层分离造成的结果—形体阻力e）减少形体阻力的方法（推迟边界层分离，流线形体，导流装置）（5）流体阻力计算1）分类直管阻力计算局部阻力计算2）基本公式范宁公式：导出方法：机械能衡算牛顿第二定律3）直管阻力计算直管阻力圆形管：非圆形管特征尺寸，圆管直径d特征尺寸，当量直径矩形圆形环形均采用范宁公式4）局部阻力计算方法当量长度法：采用范宁公式阻力系数法5）摩