化工原理上册课件化工原理第一章---流体流动-(3)课件.ppt

《化工原理上册课件化工原理第一章---流体流动-(3)课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理上册课件化工原理第一章---流体流动-(3)课件.ppt（47页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1 第一章 流体流动1.4 流体流动的基本方程1.4.1 总质量衡算-连续性方程1.4.2 总能量衡算方程2三、对伯努利方程的讨论式1-38表明，理想流体在管路中作定态流动而又无外功加入时，在任一截面上单位质量流体所具有的总机械能相等，换言之，各种机械能之间可以相互转化，但其总量不变。1.(1-38a)能量转换063三、对伯努利方程的讨论2.有效功率：输送机械在单位时间内所作的有效功称为有效功率，用下式计算(1-39)4三、对伯努利方程的讨论3.伯努利方程的其他形式：将的各项均除以重力加速度g 令式1-38变为或(1-40)(1-40a)5(1-40a)位头速度头动压头压力头压头损失总压头外加

2、压头三、对伯努利方程的讨论64.若流动中既无外加压头又无压头损失，则任一截面上的总压头为常数三、对伯努利方程的讨论75.如果流体静止，流体静止仅是流体运动的特例。三、对伯努利方程的讨论8 第一章 流体流动1.4 流体流动的基本方程1.4.1 总质量衡算-连续性方程1.4.2 总能量衡算方程1.4.3 机械能衡算方程的应用9在应用机械能衡算方程与质量衡算方程解题时，要注意下述几个问题：1.衡算范围的划定2.控制面的选取3.基准面的确定4.单位一致性机械能衡算方程的应用10 第一章 流体流动1.5 动量传递现象1.5.1 层流分子动量传递本节目的：分析阻力产生的根源11层流分子动量传递 对于牛顿型

3、不可压缩流体的层流流动，牛顿定律可以写成(1-43)考察式1-43各项物理量的因次：12单位时间通过单位面积的动量，称为动量通量(momentum flux)单位体积具有的动量，称为动量浓度 层流分子动量传递13为动量浓度梯度 称为动量扩散系数（momentum diffusivity）层流分子动量传递14用文字表述为：分子动量通量=动量扩散系数动量浓度梯度(1-43)据此可将式1-43层流分子动量传递15 第一章 流体流动1.5 动量传递现象1.5.1 层流分子动量传递1.5.2 湍流特性与涡流传递16一、湍流的特点与表征1、质点的脉动 2、湍流的流动阻力远远大于层流3、由于质点的高频脉动与

4、混合，使得在与流动垂直的方向上流体的速度分布较层流均匀。湍流的特点17图1-14 圆管中流体的速度分布一、湍流的特点与表征181.时均量与脉动量图1-15 湍流中的速度脉动一、湍流的特点与表征19除流速之外，湍流中的其它物理量，如温度、压力、密度等等也都是脉动的，亦可采用同样的方法来表征。一、湍流的特点与表征从上图可知,以x方向为例脉动速度(fluctuation velocity)瞬时速度(instantaneous velocity)时均速度(time mean velocity)20 x方向的时均速度定义为：一、湍流的特点与表征212湍流强度 湍流强度是表征湍流特性的一个重要参数，其值因

5、湍流状况不同而异。例如，流体在圆管中流动时，I值范围为0.010.1，而对于尾流、自由射流这样的高湍动情况下，I值有时可高达0.4。湍流强度的定义：湍流强度的定义：一、湍流的特点与表征22二、雷诺应力与涡流传递湍流时的动量传递不再服从牛顿黏性定律。但仍可以牛顿黏性定律的形式表达(1-48)涡流动量通量涡流动量扩散系数 X 时均浓度梯度 湍流应力（雷诺应力）23湍流流动中的总动量通量可表示为（1-49）：涡流运动黏度(eddy viscosity)或涡流动量扩散系数(eddy diffusivity)，m2/s。涡流运动黏度不是流体物理性质的函数，而是随湍流强度、位置等因素改变。二、雷诺应力与涡

6、流传递24 第一章 流体流动1.5 动量传递现象1.5.1 层流分子动量传递1.5.2 湍流特性与涡流传递1.5.3 边界层与边界层分离现象25一、边界层的形成与发展远离壁面的大部分区域壁面附近的一层很薄的流体层 实际流体与固体壁面间相对运动 速度变化很小可视为理想流体必须考虑粘性力的影响，由于流体的粘性作用，存在速度梯度26图1-17 平板壁面上的边界层 一、边界层的形成与发展27层流边界层过渡区湍流边界层 一、边界层的形成与发展边界层壁面附近速度梯度较大的流体层主流区边界层之外，速度梯度接近于零的区域边界层28湍流边界层层流内层或层流底层 缓冲层 湍流主体或湍流核心 速度梯度大居中小 一、

7、边界层的形成与发展29一、边界层的形成与发展由层流边界层开始转变为湍流边界层的距离。临界距离依照雷诺数定义依照雷诺数定义临界雷诺数临界距离所对应的30对于光滑的平板壁面，临界雷诺数的范围为 一、边界层的形成与发展31管内流动边界层 图1-18 圆管内的流动边界层一、边界层的形成与发展32 可将管内的流动分为两个区域：一是边界层可将管内的流动分为两个区域：一是边界层汇合以前的流动，称之为汇合以前的流动，称之为进口段进口段流动；另一是边流动；另一是边界层汇合以后的流动，称之为界层汇合以后的流动，称之为充分发展了的流动充分发展了的流动。对于层流，进口段长度可采用下式计算(1-53)一、边界层的形成与

8、发展进口段长度33二、边界层分离与形体阻力 边界层的一个重要特点是，在某些情况下，会出现边界层与固体壁面相脱离的现象。此时边界层内的流体会倒流并产生旋涡，导致流体的能量损失。此种现象称为边界层分离，它是黏性流体流动时能量损失的重要原因之一。产生边界层分离的必要条件是：流体具有黏性和流动过程中存在逆压梯度。34图1-19 边界层分离示意图 二、边界层分离与形体阻力分离点35 第一章 流体流动1.5 动量传递现象1.5.1 层流分子动量传递1.5.2 湍流特性与涡流传递1.5.3 边界层与边界层分离现象1.5.4 动量传递小结36动量传递小结 由于流体的粘性，当流体运动时内部存在着剪切应力。该剪切

9、应力是流体分子在流体层之间作随机运动从而进行动量交换所产生的内摩擦的宏观表现，分子的这种摩擦与碰撞将消耗流体的机械能。在湍流情况下，除了分子随机运动要消耗能量外，流体质点的高频脉动与宏观混合，还要产生比前者大得多的湍流应力，消耗更多的流体的机械能。这二者便是摩擦阻力产生的主要根源。37 另一方面，当产生边界层分离时，由于逆压作用的结果，流体将发生倒流形成尾涡，在尾涡区，流体质点强烈碰撞与混合而消耗能量。这种由于局部产生倒流和尾涡以及压力分布不均所造成的能量损失称为形体阻力或局部阻力。动量传递小结 38练 习 题 目思考题作业题:12、13、151.在应用机械能衡算方程解题时需要注意哪些问题？2

10、.湍流用那些量来表征？3.流体在固体壁面上产生边界层分离的必要条件时什么？试通过边界层分离现象分析形体阻力（局部阻力）产生的原因。学习目标学习目标1、复述故事，深入理解文章内容，初步把握人物形象。2、学会利用文中关键词句分析人物形象。3、体会文章所揭示的深刻道理。故事发生的时间、地点、人物、事件的起因、经过和结果要复述清楚。看图复述课文内容自学指导自学指导(一一)1、作作者者运运用用哪哪几几种种方方法法去去刻刻画画人人物物的的形形象象？从从文文中中找找出出具具体体句句子子进进行行分分析析。并并说说说说你你是是如如何何看看待待这这两个人物的。两个人物的。2、从这个故事中你懂得了什么道理？、从这个

11、故事中你懂得了什么道理？自学指导(二)陈尧咨（善射）陈尧咨（善射）卖油翁（善酌）卖油翁（善酌）动作动作神态神态语言语言睨之无他，但手熟尔以我酌油知之我亦无他，惟手熟尔汝亦知射乎吾射不亦精乎尔安敢轻吾射释担而立释担而立但微颔之但微颔之取取置置覆覆酌酌沥沥性格性格:自矜（骄傲）自矜（骄傲）谦虚谦虚对比对比道理道理:熟能生巧,即使有什么长处也不必骄傲自满。忿然忿然笑而遣之笑而遣之笑而遣之笑而遣之1、联联系系生生活活、学学习习，说说说说熟熟能能生生巧巧的的事例。事例。2、你你认认为为一一个个人人应应该该如如何何看看待待自自己己的长处？又如何看待他人的长处？的长处？又如何看待他人的长处？课外延伸人外有人

12、，天外有天。取人之长，补己之短。自满人十事九空，虚心人万事可成。谦受益，满招损。三人行，必有我师焉。择其善者而从之，其不善者而改之。骄骄傲傲自自满满是是我我们们的的一一座座可可怕怕的的陷陷阱阱；而而且且，这这个个陷陷阱是我们自己亲手挖掘的。阱是我们自己亲手挖掘的。老舍老舍尺有所短；寸有所长。物有所不足；智有所不明。屈原 n1、正视自己的长处，扬长避短，、正视自己的长处，扬长避短，n2、正视自己的缺点，知错能改，、正视自己的缺点，知错能改，n3谦虚使人进步，谦虚使人进步，n4、人应有一技之长，、人应有一技之长，n5、自信是走向成功的第一步，、自信是走向成功的第一步，n6强中更有强中手，一山还比一山高，强中更有强中手，一山还比一山高，n7艺无止境艺无止境 n8、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，刻苦、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，刻苦训练才能有所收获，取得成效。训练才能有所收获，取得成效。n9、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视；、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视；n10、智者超然物外、智者超然物外