文档介绍：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
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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
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
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。
§ 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