兩相運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上兩相運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象前言：“相”通常是指某一系統(tǒng)中具有相同成分和相同物理量、化學(xué)性質(zhì)的均勻物質(zhì)部分，也就是物質(zhì)的單一狀態(tài)?！皟上唷被颉岸嘞唷蓖ǔＪ侵笟?固、氣-液、液-固系統(tǒng)，但是，就動(dòng)力學(xué)的含義而言，不同速度、不同溫度和不同尺度的粒子或液滴也可以是不同的相。一般而言，各相之間應(yīng)該有明顯的分解面。本書的這一章節(jié)主要介紹自然界和工業(yè)生產(chǎn)過程中存在的兩相運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象并進(jìn)行說明，然后概要解釋了兩相與多相研究的專用術(shù)語和基本特性參數(shù)。并對(duì)氣-固兩相流動(dòng)給出了質(zhì)量、動(dòng)量、和能量的守恒方程。關(guān)鍵詞：兩相流、連續(xù)相方程、粒子與流體的相互作用。正文：一，概念：（1）相的概念：某一系統(tǒng)中成分相同，

2、物化性質(zhì)相同的均勻物質(zhì)部分。（2）兩（多）相流：必須同時(shí)考慮物質(zhì)兩（多）相共存且具有明顯相界面的混合物的特殊流動(dòng)。（3）質(zhì)量流量（Q）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過通道總流通截面積的流體質(zhì)量。兩相流總的質(zhì)量流量是各相質(zhì)量流量之和，即。（4）質(zhì)量流率（q）：?jiǎn)挝涣魍ń孛娣e上的質(zhì)量流量，。多相系統(tǒng)的加工和處理過程：（1） 噴霧干燥：許多工業(yè)產(chǎn)品都是通過噴霧干燥得到的，如食品、清潔劑、藥品等。這種工藝是先將液體物質(zhì)霧化，然后再通過高溫氣體使其干燥形成粉末。（2） 離心分離：流體與固體粒子的分離是氣-固兩相流的重要應(yīng)用之一。（3）氣力輸送：氣力輸送廣泛地應(yīng)用于工業(yè)中，如水泥、糧食、金屬粉末、煤等的運(yùn)輸，其優(yōu)勢(shì)有連續(xù)

3、運(yùn)行、安裝靈活、管道放置的任意性。（4）流化床：流化床是工業(yè)中多相流的一種重要裝置，它包括圓筒，多分布板等。其技術(shù)廣泛用于化工中，如煤的氣化、燃燒、液化，以及 有機(jī)物、生物和有毒廢物的處理等。二，專用術(shù)語和基本特性參數(shù)：（1） 質(zhì)量流量和質(zhì)量流率：指單位時(shí)間流過通道總流通截面積的流體質(zhì)量，用Q表示；各相的質(zhì)量流量分別用Q1，Q2表示，所以有： ； 質(zhì)量流率是指單位流通截面積的質(zhì)量流量，用q表示，截面積為A，則有 ；介質(zhì)含量：設(shè)氣體-固體粒子混合物的體積為V，質(zhì)量為M，其中氣體的體積為Vg，質(zhì)量為Mg 固體粒子體積為Vp，質(zhì)量為Mp；粒子數(shù)為N。則氣體質(zhì)量占兩相混合物質(zhì)量的分?jǐn)?shù)為質(zhì)量含氣率，則所

4、以固體粒子質(zhì)量含固率相應(yīng)的，氣體體積占兩相混合物體積的分?jǐn)?shù)為容積含氣率。粒子-流體的相互作用單粒子在流體中的受力分析所謂的阻力是流體對(duì)運(yùn)動(dòng)粒子的粘性力和壓力的合力。靜止粒子在速度為u在靜止流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受作用力。對(duì)于勻速、等溫、不可壓縮及無限大流場(chǎng)的實(shí)際流體，當(dāng)單粒子在流體中運(yùn)動(dòng)且具有相對(duì)速度（）時(shí)，由于流體的粘性，在粒子表面有一粘性附面層。粒子受到的流體阻力可表示成； 其中表示連續(xù)相的密度，表示阻力系數(shù)，和表示流體和粒子的速度，A表示沿相對(duì)速度方向的投影面積. 通過實(shí)驗(yàn)得到的阻力系數(shù)主要是Newton公式及標(biāo)準(zhǔn)阻力曲線。在流體-粒子相對(duì)速度很低的情況下，雷諾數(shù)很小慣性力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于粘性力，Sto

5、kes給出阻力系數(shù)的分析解，即 當(dāng)顆粒雷諾數(shù)逐漸增大時(shí)，Oseen近視地考慮慣性項(xiàng)，得到阻力系數(shù)為 隨著顆粒雷諾數(shù)繼續(xù)增大時(shí)，Newton對(duì)球體以很大速度在不可壓縮粘性流體中做勻速運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，得到阻力系數(shù)為 500 非穩(wěn)定力如果流體中的粒子處于加速運(yùn)動(dòng)的狀況，則流體與粒子講的相對(duì)加速度會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的力。相對(duì)加速度產(chǎn)生的力可分成兩部分，即虛擬質(zhì)量力和Basset力：虛擬質(zhì)量力與粒子-流體相對(duì)加速度方向相反，其表達(dá)式為： 對(duì)于氣固兩相流，氣體密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于粒子密度，所以虛擬質(zhì)量力對(duì)于慣性力來說可以忽略Basset力由于流體表面的附面層不穩(wěn)定，使粒子受到受到一個(gè)隨時(shí)間變化的流體作用力，而且與粒子的

6、加速歷程有關(guān)，其大小為：不均勻流場(chǎng)對(duì)粒子的作用由于流體速度和壓強(qiáng)不均勻性而作用于粒子上的力稱為不均勻流場(chǎng)力，包括壓強(qiáng)梯度力和速度梯度力。壓強(qiáng)梯度力：在有壓強(qiáng)梯度的流動(dòng)中，由于粒子周圍流體局部壓力梯度的存在，總有壓強(qiáng)的合力作用在粒子上。其大小為：利用高斯定理得可見該力的大小等于粒子的體積與壓強(qiáng)梯度的模的乘積，方向與壓強(qiáng)梯度相反。升力:對(duì)在流動(dòng)流體中的粒子而言，由于流場(chǎng)中出現(xiàn)速度旋度，流體將對(duì)粒子產(chǎn)生一種與相對(duì)速度垂直的力，稱為升力。一類是Magnus一類是滑移剪切升力單粒子的運(yùn)動(dòng)方程建立粒子運(yùn)動(dòng)方程=其中粒子云與流體的相互作用 實(shí)驗(yàn)測(cè)量表明，流體流過靜止不動(dòng)的球形粒子層，流體在單位長(zhǎng)度流動(dòng)方向上受到的阻力為定常條件下，容積全粒子作用于流體的合力必然等于壓降乘以流動(dòng)的截面積，即最后整理得氣-固兩相流動(dòng)守恒：（1）流場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)平均方法：a.時(shí)間平均法：對(duì)流場(chǎng)中某點(diǎn)流場(chǎng)性質(zhì)求取一段時(shí)間的平均。b.空間平均法：空間平均值通常采用某一體積范圍內(nèi)的平均值。c.系統(tǒng)平均值：系統(tǒng)在某給定時(shí)刻處于某特定位置的概率。（2）準(zhǔn)一維兩相流的守恒方程準(zhǔn)一維流動(dòng)是指流動(dòng)僅沿某一方向性質(zhì)有所改變的流動(dòng)。連續(xù)相的連續(xù)性方程：連續(xù)相的動(dòng)量方程：（3）能量方程 根據(jù)熱力學(xué)第