冶金传输原理ppt课件.ppt

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1、流体动力学流场——充满运动流体的空间动力学——研究流体质点在流场中所占有的空间的一切点上，运动参数（速度、加速度、压强、粘性力）随时间和空间位置的分布和连续变化规律。3.1.1研究流体运动的方法欧拉法——以速度作为描述流体在空间变化的变量，即主要研究流体速度在空间的分布3.1流体运动的基本概念3.1流体运动的基本概念速度可表示为空间（x,y,z)及时间（t)的函数，即加速度（以x方向为例）：对函数ux求全微分，有将上式两端除以dt,得3.1流体运动的基本概念迁移加速度类似可得y和z方向的加速度，最终得到的流体的加速度为当地加速度式中3.1流体运动的基本概念3.1.

2、2稳定流与非稳定流非稳定流--运动参数随位置、时间变化，即稳定流--运动参数只随位置变化，即稳定流的数学条件3.1流体运动的基本概念非稳定流稳定流3.1.3流场的描述1、迹线：同一质点一段时间内运动的轨迹线。每一质点有一迹线，与时间无关。2、 流线：同一时刻，不同质点的流动方向线。如下图示。3.1流体运动的基本概念流线概念流线含义：1.流场中某时间的一条空间曲线；2.在该线上各流体质点的速度方向与该曲线的切线方向相重合。流线特征：1.非稳定流时，随时间改变；2.稳定流时，不随时间改变（此时流线上质点的迹线与流线重合）3.流线不能相交，也不能转折；4.流线疏密的含义

3、——反映流速大小。3.1流体运动的基本概念不同边界的流线图流线微分方程（推导略）：3.1.4流管、流束、流量流管——取流场内一封闭线l，在曲线上各点作流线，构成的管状表面。流束——在流管内取一微小曲面的dA,通过曲面dA上各点作流线，这一实心流线束叫流束。总流——无数流束所组成的总流束。有效断面——流束内与流线正交的面。3.1流体运动的基本概念流量——单位时间流过有效断面的流体的量3.1.5流量与平均速度dQ=udA总的体积流量引入平均速度v，则有3.1流体运动的基本概念zxy0dxdzdy3.2连续性方程动力学——研究流体质点在流场中所占有的空间的一切点上，运动

4、参数（速度、加速度、压强、粘性力）随时间和空间位置的分布和连续变化规律。推导方法——微元平衡法即在流场中取一微体积元，建立该微体积元的质量守恒。3.2.1直角坐标系的连续性方程单位时间输入微元体的质量-输出的质量＝累积的质量单位时间内，x方向输入输出的流体质量为：时间dt内，x方向输入输出之差：3.2连续性方程zxy0微元的六面空间体dzdydx输入面（左侧面）：输出面（右侧面）：同理，y方向，有：Z方向，有：dt时间内x、y、z三方向输入输出差的总和为：3.2连续性方程质量累积——密度增量3.2连续性方程t时刻：t+dt时刻：3.2连续性方程对单位时间、单位空间

5、，有：物理意义——流体在单位时间内流经单位体积空间输出与输入的质量差与其内部质量变化的代数和为零dt时间输入微元体的质量-输出的质量＝累积的质量根据质量守恒定律：=将（3.25）式展开，有：因为流体密度ρ=f(x,y,z,t)所以有全微分3.2连续性方程将式（b)代入式（a),方程两边同除以ρ，得：引入哈密顿算子：所以：则式（c)可改写为：对不可压缩流体，ρ=常数，式（3.26）可改写为：3.2连续性方程不可压缩流体的空间连续性方程式（3.28）物理意义：对不可压缩流体，单位时间单位空间内流体体积保持不变。3.2连续性方程3.2.2微元流束和总流的连续性方程一维流

6、动——流动在某些周界所限定的空间内沿某一方向流动,即流束平行（如管道中流动）,流动参数仅在一个方向上有显著的变化，而在其它两个方向上无变化或变化很小，可忽略不计。变截面流管——只有两端面为流体的流入与流出面，流管侧面无流体流过流体总流示意图3.2连续性方程对可压缩稳定流,一流束两断面面积分别为dA1、dA2，应用流束的连续性方程,有:流体总流示意图流入=流出取平均密度ρ1m=ρ1,ρ2m=ρ2,对（3.31）式两边积分设v1，v2是平均速度，A1，A2为总流的有效断面面积,则上式可写为：式（3.33）物理意义：对可压缩流体稳定流，沿流程的质量流量保持不变。对不可压

7、缩流体：ρ=常数，式（3.33）变为：式（3.34）物理意义：对不可压缩流体沿流程体积流量不变，流速与管截面积成反比。例3-1、例3-23.2连续性方程断面大流速小，断面小流速大方程推导依据：F=ma或动量守恒定律推导方法：对微元控制体dxdydz运用F=ma或动量守恒定律。在流场中取一微元体dxdydz，顶点A处的运动参数为：作用在微元体上的力有：3.3理想流体动量传输方程——欧拉方程HGFEADCB0yxz理想流体微小平行六面体x方向：（1）压力（2）体积力Xρdxdydz（3）流体加速度3.3理想流体动量传输方程——欧拉方程欧拉方程适用范围——可压缩、不可压

8、缩流体，稳