第一章 能量传输09.ppt

* * * 第九讲： 动量传输的基本定律 动量传输中的阻力 一、本课的基本要求 1．掌握静止流体的压力分布方程及应用。 2．掌握等压面特性及应用。 3．了解动量附面层概念。 4．了解阻力的概念及计算通式。 第一章 动量传输 二、本课的重点、难点： 重点：等压面特性及应用。 难点：动量附面层的理解。 第一章 动量传输 1.3.5 流体静力平衡方程式 ⒈ 流体静力平衡方程式的微分式 当流体静止时，则wx = 0，wy = 0，wz = 0，且gx = 0，gy = 0，gz = ?g。 按N-S方程简化得： ? 微分式 说明：静止流体沿水平方向(x、y方向)上的压力不变，但压力沿高度(z方向) 则有变化。压力沿高度方向(z方向)的分布规律—静止流体的压力分布方程。 第一章 动量传输 ⒉ 静止流体的压力分布方程 将上式分别乘以dx、dy、dz之后相加得： 则 对不可压缩流体( )： (压力分布方程) 式中 P?静压能；r z?位能。 说明：静止流体的能量平衡方程。 图1-3-15 P47 z = 0，基准面上的压力。 z?，位能?，静压能?， 静压能与位能相互转换。 第一章 动量传输 ⒊ 流体的静压力 ⑴ 静压力的特性 压力：单位面积上的作用力，方向与作用面垂直并指向作用面； 任一点上的压力在各个方向上是相同的，压力是标量，但总压是矢量。 ⑵ 静压力的表示方法 在国际单位制中，压力的单位为Pa： ⑶ 等压面 等压面：静压力相等的各点所组成的面。 两互不相容的静止流体的分界面，等压面必为一水平面。 第一章 动量传输 [例1-3-6] [例1-3-7] P50 1.3.6 附面层—边界层概念 ⒈ 附面层的定义 流体流入平板表面，由于流体的粘性作用，靠近表面形成速度梯度， 具有速度梯度的流体溥层?附面层 图1-3-24 P53 附面层厚度：令 时的流体层厚度，以?表示，x?，??。 第一章 动量传输 ⒉ 分类 附面层 由Re准数来判断 平板层流附面层的厚度为 m 第一章 动量传输 第一章 动量传输 ⒊ 管内流动时的附面层 汇合前: 汇合后：充分发展了的管流速度分布不变。 §1.4 流体动量传输中的阻力 阻力：粘性流体在流动过程中的阻力产生的能量损失叫阻力损失。 实质上是研究流体要多大的力、作多大的功才能使流体流动。 阻力分为四类： ① 管流摩阻(摩擦阻力损失)：由流体的粘性引起。 ② 绕流摩阻：流体流过淹没物体。 ③ 管流局部阻力：流动方向或流速突然变化引起。 ④ 综合阻力：不属于上述情况。 例如：高炉炼生产过程中，料层与煤气相向运动过程中的阻力， 喷粉气动输送过程中的阻力。 无论哪种阻力损失，都是由于流体流动而产生的，速度?、阻力?。 第一章 动量传输 一般情况下，用一个通用公式来表示： 或 式中 k?阻力系数。 因此，计算hl的关键在于求各种情况下的k值，方法有： 1) 理论推导：一般无法求出。 2) 经验方法：通过实验。 3) 半理论、半经验方法：在假设的基础上，通过实验。重点放在公 式的应用上。 第一章 动量传输 * * *