传输原理第二章..ppt

1 流体运动的全部范围称为流场，即无数个流体质点或微团运动所构成的空间。 迹线：某一流体质点在空间运动时所走过的轨迹 特点：每一个质点都有一个运动的轨迹 即为迹线的微分方程。 ——为了表明流过的流体数量。 通过微小流束的流体数量 dQ=vdA m3/s 通过流管的流量 Q=∫AvdA 工程中常用平均流速 的概念 对微元控制体,质量守恒可描述为: 在单位时间内： 输入控制体的质量-输出控制体的质量 = 控制体内质量的蓄积 X方向净输入的质量 Y方向净输入的质量 Z方向净输入的质量 对于稳定流动有： 或表示为： * 2. 动量传输基本方程 规格严格 功夫到家 2. 动量传输基 本 方 程 2.1 流体运动的描述 2.1.1 研究流体运动的方法 1. 拉格朗日法——流体质点 2. 欧拉法——空间点 从分析空间某点上流体运动的物理量随时间的变化，以及由一点到另一点时这些量的变化来研究整个流体的运动。既描写场内不同空间点的流动参数随时间的变化。 以质点为研究对象,研究整个流体的运动 欧拉法： 速度场： （在直角坐标系中） 注意维数， 稳定和非稳定流场。 V = f（x ，y， z，τ） Vx =f（x ，y， z，τ） Vy =f（x ，y，z，τ） Vz = f（x ，y， z，τ） V = Vx2 + Vy2 + Vz2 压力场 P= f（x ，y， z， τ） 密度场 ρ =f（x ，y， z， τ） 2.1.2 稳定流动与非稳定流动 据流场中各参数是否随时间的变化，可将流场 分为稳定流场和不稳定流场。 依据 ?η/ ?τ 是否为零来判断： 当?η/ ?τ=0 为稳定流动；否则为不稳定流动 η为所有流动参数。 如：流速、压力、密度 稳定流动 不稳定流动 2.1.3 迹线和流线 同一瞬时流场中连续的不同位置质点的流动方向线 a b c d va vb vc vd 流线：某一瞬间流场空间的一条曲线，在曲线上任一流体质点的运动速度方向与该点的切线方向重合。 a：va b：vb c：vc d：vd 流线的性质： 通过流场内的任何空间点，都有一条流线，在整个空间中就有一组曲线族，亦称流线族 流线是不能相交的，即某一瞬间通过任一空间上，只能有一条流线．（反证） 在不稳定流动下，流线与迹线不重合 v1 v2 2.1.3 流束和流管 dA m/s 1. 体积流量 单位时间内通过流道横截面的流体体积。 单位：m3/s或m3/h 2. 质量流量 单位时间内流经管道任意截面的流体质量。 单位：kg/s或kg/h。 2.1.4 流量和流速 4. 质量流速 （质量通量） 单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。 3. 流速 （平均流速） 单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。 kg/（m2·s） m/s 通量：单位时间通过单位截面积的物理量，（）/m2.s 。 2.2 连续性方程 X y z dx dy dz 0 x方向，单位时间内 ABCD面流入的质量流量 质量通量沿x方向的变化率 EFGH面流出的质量流量 净流入的质量流量 y方向，单位时间内净流入的质量流量 z方向，单位时间内净流入的质量流量 1 质量守恒定律与连续性方程 连续性方程 质量守恒定律 1 质量守恒定律与连续性方程 为什么引入连续性方程？ 连续介质模型，所有流体都满足质量守恒定律 仅由动量守恒引出的运动方程不封闭 单位时间微元体的质量增量 连续性方程 1 质量守恒定律与连续性方程 稳态流动 不可压缩流体 1 质量守恒定律与连续性方程 一维稳定流动 散度描述了流场中流体单位体积的体膨胀速率 总体动量平衡 x方向单位体积的动量 单位时间流体沿x方向垂直通过单位面积的动量通量 单位时间流体所具有的沿x方向的动量在y方向的动量通量 单位时间流体所具有的沿x方向的动量在z方向的动量通量 对流动量通量 2 动量守恒定律与欧拉方程 x方向 x方向的动量沿x方向传递的动量通量 通过ABCD面流入的动量 动量通量沿x方向的变化率 通过EFGH面流出的动量 净流出的动量 2 动量守恒定律与欧拉方程 x方向 流体所具有