传输原理(第一讲).ppt

传输原理 主讲：王华 ② “三传”具有类似的表述方程和定律。 ③各量的传递方向均与其“浓度”方向相反 传输过程研究方法 1 理论研究：建立物理模型 建立数学模型 求解 2 实验研究 3 有限元分析及仿真模拟 谢谢！ * §1.6 流体的粘性 二、粘性流体和理想流体 1.粘性流体 具有粘性的流体（μ≠0）。实际流体都是粘性流体。 2.理想流体 忽略粘性的流体（μ=0）。一种理想的流体模型。 举例： （1）静止流体； （2）惯性力和粘性力相比很大时，可以忽略粘性的存在， 认为是理想流体，简化计算。 * §1.6 流体的粘性 三、牛顿流体和非牛顿流体 1.牛顿流体 2.非牛顿流体 符合牛顿内摩擦定律的流体。 如水、空气、汽油和水银等 不符合牛顿内摩擦定律的流体。 如泥浆、血浆、新拌水泥砂浆、新拌混凝土等。 * §1.7 粘性动量通量 单位： 单位时间通过单位面积的动量，称为动量通量。 粘性切应力 动量通量 * 为什么把“三传”放在一起讲 ① “三传”具有共同的物理本质——都是物理过程 动量传输：垂直于流线方向，由高速度区向低 速度区转移； 热量传输：高温区向低温区（平行于传递方向）； 质量传输：高浓度区向低浓度区（平行于传递方向）。 牛顿粘性定律 傅里叶定律 菲克定律 ρA为组分A在B中的质量浓度 * 学习冶金传输原理有两个最基本的目的： 第一 理解各种传输现象的机理，及相应数学模型建立方法； 第二 为将来所要研究的相关成型过程提供基础数学模型，以此为基础，可以对成型过程进行模拟研究，加速研发过程，降低研发成本。 * 第一章 流体的性质 §1.1 流体的定义和特征 §1.2 流体作为连续介质的假设 §1.3 作用在流体上的力 表面力 质量力 §1.4 流体的密度 §1.5 流体的压缩性和膨胀性 §1.6 流体的粘性 §1.7 粘性动量通量 * §1.1 流体的定义和特征 自然界物质存在的主要形态：固态、液态和气态 一、流体的定义 具有流动性的物体（即能够流动的物体）。 流动性：在微小剪切力作用下会发生连续变形的特性。 流体包括液体和气体 C D B A d? b a dy dudt A B F F * §1.1 流体的定义和特征 一、流体的定义 液体与气体的区别 液体的流动性小于气体； 液体具有一定的体积，并取容器的形状； 气体充满任何容器，而无一定体积。 二、流体的特征 流动性 * §1.2 流体的连续介质假设 微观：流体是由大量做无规则热运动的分子所组成，分子间存有空隙，在空间是不连续的。 宏观：一般工程中，所研究流体的空间尺度要比分子 距离大得多。 问题的引出： * §1.2 流体的连续介质假设 定义：不考虑流体分子间的间隙，把流体视为由无 数连续分布的流体微团组成的连续介质。 流体微团必须具备的两个条件： 必须包含足够多的分子； 体积必须很小。 一、流体的连续介质假设 流体微团又叫流体质点。 * 选择 按连续介质的概念，流体质点是指（ ） A 流体的分子； B 流体内的固体颗粒； C 几何的点； D 几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 * §1.2 流体的连续介质假设 避免了流体分子运动的复杂性，只需研究流体的宏 观运动。 2. 可以利用数学工具来研究流体的平衡与运动规律。 二、采用流体连续介质假设的优点 （满足微积分上连续性的需要，可求极限。） * §1.3 作用在流体上的力 两类作用在流体上的力：表面力和质量力 一、表面力 1.应力：单位面积上的表面力。 分离体（研究对象，如流体质点或流体微团）以外的流体或物体通过分离体的表面作用在其上的力， 大小与作用面积成比例。 * §1.3 作用在流体上的力 一、表面力 2. 法向应力和切向应力 例如：摩擦力（切向应力）、压强（法向应力） 单位:Pa * §1.3 作用在流体上的力 二、质量力 作用在每个流体微团上的力， 大小与流体质量成正比。 例如：重力、电磁力、惯性力 静止液体所受的质量力：X=0，Y=0，Z=-mg * §1.4 流体的密度 一、流体的密度 单位体积流体所具有的质量。 单位：kg/m3