第一章 流体力学基础ppt课件.ppt

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1、多相流技术1前言粉体工程的基本概念粉体单元操作操作中涉及的多相运动流体力学、传热学、传质学2粉体的概念粉体：大量固体粒子的集合体；在集合体的粒子间存在着适当的作用力。粉体与固体的不同点：在少许外力的作用下呈现出流动性和变形。粉体粒子间的适当作用力是粒子集合体成为粉体的必要条件之一，粒子间的作用力过大或过小都不能成为粉体。章节内容流体力学基础两相运动－颗粒流体力学传热学基础传质学基础4第一章流体力学基础流体的基本概念流体的连续介质假设流体的物理性质流体静力学流体运动学和动力学5第一节流体力学概述取决于物质内部微观结构、分子热运动、分子之间的作用力气体液体固体V受T、p的影响很大V受T

2、、p的影响较小（凝聚态）一、流体的概念1.1物质的聚集状态流体61.2物质的受力和运动特性：固体＋流体固体1固体：固定的形状和体积可以承受法向力（拉力、压力）和剪切力71.2.2流体－液体和气体液体：具有固定的体积，无固定的形状只能承受压力，几乎不能承受拉力和剪切力气体：无固定的体积，也无固定的形状只能承受压力，不能承受拉力和剪切力静止状态81.3兰纳德－琼斯理论两分子之间的排斥作用与距离r的12次方成反比，而吸引作用与距离r的6次方成反比A：吸引常数B：排斥常数9气体之间的距离比较大，气体分子之间的相互作用比较小；固体和液体分子之间的距离较小，分子间存在的相互作用力较大；减小分子

3、间的距离，斥力迅速增加，表现出液体和固体难于压缩兰纳德－琼斯理论结论：10101.4流体的定义及特点具有流动特性的物体（液体、气体）特点：流动性：在极小剪切力的作用下，流体就将产生无休止的（连续的）剪切变形（流动），直到剪切力消失为止；受力：可承受压力，几乎不可承受拉力，承受剪切力的能力极弱；形状：没有一定的形状。11二、流体的连续介质假设2.1流体的连续性微观上：物理量在时间和空间上的不连续性；宏观上：物理量的稳定和连续性（统计特性）；流体视为由无数流体质点（或微团）组成的连续介质；微团：由大量分子构成，其尺寸远小于设备尺寸，远大于分子自由程。12【例】在标准状态下，lmm3气体

4、中有2.7×1016个分子；lmm3的液体中有3×1019个分子；分子间的间隙是极其微小的；在研究流体宏观运动时，可以忽略分子间的间隙，而认为流体是连续的。132.2连续介质模型不考虑流体的分子结构，把流体看成是一种在一定范围内均匀、密实而连续分布的介质。流体是由连续分布的流体质点所组成，是时间和空间的连续函数2.2.1流体微团采用连续介质假设，在分析流体运动时，取一小块微元流体作为分析对象143.1流体力学：研究流体运动和平衡规律及其应用的科学。3.2流体力学的三大基础理论流体静力学(fluidstatics);流体运动学(kinematics);流体动力学(fluiddynam

5、ics)三、流体力学研究的内容和方法研究方法：数学推理；实验研究；数值计算。153.2主要内容：建立描述流体平衡和运动规律的基本方程；确定流体流经各种通道时速度、压强的分布规律；探求流体运动中的能量转换及各种能量损失的计算方法；解决流体与限制其流动的固体壁面间的相互作用力。16第二节流体的基本物理性质一、密度1.1质量密度单位体积流体的质量（流体密度）流体微团17V.MP(x,y,z)zxy空间任意点P的物理量（密度）kg/m3对于均质流体：kg/m3流体密度是空间位置和时间的函数。181.2重量密度流体单位体积内所具有的重量称为重度或容重，以γ表示。平均重度：γ=G/V（N

6、/m3）质量密度与重量密度的关系：γ=G/V=mg/V=ρg19二、流体的压缩性流体随其所受压强（温度）的变化而发生体积（密度）变化的性质。(m2/N)物理意义：定温下，增加单位压强所产生的流体体积(密度)的相对变化率式中：dV——流体体积相对于V的增量；V——压强变化前(为p时)的流体体积；dp——压强相对于p的增量。2.1体积压缩率（体积压缩系数）20物理意义：当T不变时，每产生一个单位体积相对变化率所需要的压强变化量。2.2体积（弹性）模量：(N/m2)K不易压缩21三、流体的热膨胀性在一定的压强下，流体的体积（密度）随温度的改变而改变的性质。3.1膨胀系数β：当压强不变时

7、，升高一个单位温度所引起流体体积的相对增加量，即:223.2可压缩流体和不可压缩流体一定条件下，不可压缩流体：ρ不随p的变化而变化可压缩流体：ρ随p的变化而变化气体：可认为是可压缩流体液体：一般可认为是不可压缩流体，=常数（在p、T、V变化不大的“静态”情况下）234.1流体的传递性质动量传递：粘滞现象（运动速度趋向均匀）能量传递：传热现象（温度趋向均匀）质量传递：扩散现象（密度趋向均匀）四、流体的粘性244.2动量传递－流体的粘性原因：流体分子间的内聚力流体分子间