第1章小結(化工原理)

第1章流體流動1.1概述流體力學的數(shù)學分析方法—連續(xù)數(shù)學流體力學中的基本假設—流體的連續(xù)性假設真實圖像—分子及分子熱運動簡化模型—質點微團及質點微團的運動基本研究方法:歐拉法:描述的是空間各點的狀態(tài)及其與時間的關系。拉格朗日法：描述的是同一質點在不同時刻的狀態(tài)?；径桑号ｎD運動學定律動量守恒定律質量守恒定律所涉及到的兩種力：法向力—壓力。壓力的特性，表示方法，相互關系。切向力—粘滯力。本質，規(guī)律（粘性定律），粘性度量。主要物性：流體的密度粘度流體力學中機械能：動能位能壓強能1.2流體靜力學靜力學方程的導出方法方法較多,注意歐拉法的應用。歐拉法：a）控制體的選取b）過程的數(shù)學描述

c）牛頓第二定律在流體力學中的應用歐拉方程：靜力學方程：（2）靜力學方程的應用壓力及壓差的測量（主要是U型管壓差計）液封（3）關于靜力學方程的幾點討論

a）方程的適用條件（重力場中處于靜止狀態(tài)下的不可壓縮流體）

b）方程的幾種形式及意義

c）幾個規(guī)律的認識（等壓面在同一水平面上；壓力是深度的函數(shù)；壓力以同樣大小傳遞到液體內各點）

d）等壓面的概念（靜止的、連續(xù)的同一種流體、處于同一水平面）例題：P865題1.3流體動力學（1）流體流動的描述a）流量質量流量體積流量定義、計算法b）流速流速質量流速c）流動變量的平均值與局部值d）穩(wěn)態(tài)流動與非穩(wěn)態(tài)流動（2）流動體系的質量衡算原則：輸入質量流量-輸出質量流量=系統(tǒng)質量累積速率常用的連續(xù)性方程形式：（3）流體流動的機械能衡算

a）理想流體的機械能衡算方程—柏努力方程

b）真實流體的機械能衡算方程—總機械能衡算方程

c）各自的適用條件

柏努力方程—不可壓縮的理想流體作穩(wěn)態(tài)恒溫流動。

d）各自的使用方法

e）注意到總機械能衡算、柏努力方程、靜力學方程的一致性總機械能衡算柏努力方程靜力學方程

d）了解動能因子的概念（湍流、層流），一般情況取=1e）不同條件下，流體壓力分布和能量轉化關系。位頭壓力頭動壓頭有效壓頭壓力頭損失（速度頭）位能靜壓能動能有效功損失的機械能式中——壓力降①②③機械能衡算方程：（4）機械能衡算方程的應用（a）依題意畫出流程示意圖，標明流動方向；（b）選取適當截面，與流向垂直；截面的選取應包含待求得未知量和盡可能多的已知量，如大截面、敞開截面；（c）式中各項的單位相同；（d）基準一致，壓力基準，位頭基準；（e）流速使用所選截面上平均速度（f）有效功率Pe或單位:W

(g)

效率P-----輸送機械的軸功率1.4流體流動阻力（1）牛頓粘性定律意義：剪應力的大小與速度梯度成正比（速度梯度—變形速率）。適應條件：牛頓型層流流體粘度的變化規(guī)律：常用的粘度單位：SIPa·s；CP（2）流動類型雷諾實驗—流型分類流動類型：層流Re≤2000

湍流Re≥4000

過渡流2000＜Re＜4000判據(jù)：雷諾數(shù)分析影響流型的因素：幾何因素物性參數(shù)流速（3）流體在圓形直管中流動時的幾個重要關系

1）層流流動

a）剪應力分布（注意教材上按水平管）z1z2lFfF1F2Fg規(guī)律：與r線性分布中心：=0；管壁處最大b)速度分布規(guī)律：層流速度分布為拋物線壁面處速度

u=0

中心處

r=0u=umax

c）幾個重要關系平均速度與最大速度注意：哈根—泊謖葉公式（層流時圓管內的阻力計算公式）壁面剪應力與平均流速的關系：2）湍流流動a）描述變瞬時量時均量脈動量b）剪應力—渦流粘度，不是物性常數(shù)c）速度分布一般取n=1/7u=0.82umaxd）層流內層的概念層流內層對傳質傳熱的重要影響（4）邊界層的概念1）平板上的邊界層a）概念，速度梯度的集中區(qū)。

b）厚度的定義層流湍流c）邊界層內外的不同特征d）邊界層的發(fā)展層流湍流轉換e）臨界雷諾數(shù)2）圓形直管內的邊界層與平板邊界層的不同點在于：a）邊界層內u，邊界層外流速上升

b）充分發(fā)展后，在管中心匯合=Rc）進口段長度—正在發(fā)展的流動d）充分發(fā)展的流動e）管內流動狀態(tài)取決于邊界層匯合點處的流動狀態(tài)3）邊界層分離a）概念邊界層脫離壁面b）邊界層分離的原因（流體具有粘性，和固體壁面接觸）c）分離條件：逆壓梯度的存在，動能耗盡d）邊界層分離造成的結果—形體阻力e）減少形體阻力的方法（推遲邊界層分離，流線形體，導流裝置）（5）流體阻力計算

1）分類直管阻力計算局部阻力計算2）基本公式范寧公式：導出方法：機械能衡算牛頓第二定律3）直管阻力計算直管阻力圓形管：非圓形管特征尺寸，圓管直徑d特征尺寸，當量直徑矩形圓形環(huán)形均采用范寧公式4）局部阻力計算方法當量長度法：采用范寧公式阻力系數(shù)法5）摩擦系數(shù)層流區(qū)過渡區(qū)湍流區(qū)完全湍流區(qū)a）摩擦系數(shù)聯(lián)系莫狄圖b）變化規(guī)律與的關系層流內層的變化、粗糙峰凸起的影響c）不同區(qū)域內：層流區(qū)完全湍流區(qū)

d）局部阻力系數(shù)常見的突然擴大、突然縮?。?）量綱分析法的應用

1）依據(jù)

2）白金漢定理

3）量綱分析的基本步驟

4）量綱分析法的局限性1.5管路計算（1）計算類型操作型計算設計型計算設計型計算:已知qv,操作條件,設計管路系統(tǒng)。操作型計算:已知管路情況,進行核算。（2）所用的方程a）機械能衡算方程b）連續(xù)性方程c）阻力損失計算（3）管路的分類a）簡單管路無分支，無變徑機械能衡算方程阻力計算b）串聯(lián)管路無分支，但管徑有變化機械能衡算方程連續(xù)性方程阻力計算c）分支管路和并聯(lián)管路機械能衡算方程連續(xù)性方程流量分配方程阻力計算并聯(lián)管路：分支管路的特例（3）管路分析

a）簡單管路特性分析例題

b）分支管路特性分析例題1.6流速和流量測量（1）測速管a）測量點速度b）原理：動靜壓的轉化造成了壓力差沖壓-靜壓=動能c）使