(精品)反应堆热工水力学07.ppt

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1、5 单相流分析单相流分析 5.1 单相流输运方程单相流输运方程 5.2 单相流水力学分析单相流水力学分析5.3 单相流传热分析单相流传热分析滞止比焓滞止比焓来描述能量守恒方程来描述能量守恒方程 4/10/20232方程体系滞止比焓滞止比焓来描述能量守恒方程来描述能量守恒方程4/10/20233方程体系引入动能方程引入动能方程动量方程动量方程动量方程动量方程4/10/20234方程体系滞止比焓和动能方程滞止比焓和动能方程相减相减4/10/20235方程体系比焓形式的能量守恒方程比焓形式的能量守恒方程4/10/20236方程体系微分方程的一般形式微分方程的一般形式n质量质量n动量动量n能量能量4/

2、10/20237方程体系流体动力学方程体系流体动力学方程体系物理定律物理定律质量守恒质量守恒F=ma能量守恒能量守恒流动模型流动模型固定控制体固定控制体流动控制体流动控制体固定微元体固定微元体流动微元体流动微元体守恒型积分方程守恒型积分方程非守恒型积分方程非守恒型积分方程守恒型微分方程守恒型微分方程非守恒型微分方程非守恒型微分方程流动控制方程流动控制方程连续方程连续方程动量方程动量方程能量方程能量方程边界边界条件条件初始初始条件条件4/10/20238方程体系实微分和全微分实微分和全微分4/10/20239方程体系实微分和全微分实微分和全微分4/10/202310方程体系V的物理含的物理含义义

3、控制体体积变化控制体体积变化引入高斯定理引入高斯定理The time rate of change of the volume of a moving fluid element,per unit volume4/10/202311方程体系质量守恒方程质量守恒方程固定控制体固定控制体4/10/202312方程体系质量守恒方程的不同形式质量守恒方程的不同形式4/10/202313方程体系湍流微分方程湍流微分方程 n时间平均时间平均 n瞬时量瞬时量n脉动量的特性脉动量的特性 4/10/202314方程体系微分方程的一般形式进行时间平均微分方程的一般形式进行时间平均 4/10/202315方程体系4

4、/10/202316方程体系不可压缩流体不可压缩流体 4/10/202317方程体系湍流动力学方程湍流动力学方程(雷诺平均方程雷诺平均方程)4/10/202318方程体系5.2 单相流水力学分析单相流水力学分析 求解方法求解方法4/10/202319方程体系5.2.1 无旋无粘流动 4/10/202320方程体系进一步进一步我们把空间一个微元（我们把空间一个微元（dx,dy,dz）记为）记为dr，注意到对于一个标量，注意到对于一个标量X，有，有 两侧乘上dr 对对于无旋流于无旋流动动，dr与流线方向一致，也和速度的方向一致与流线方向一致，也和速度的方向一致这样我们沿着流线方向积分就可以得到伯努

5、利方程这样我们沿着流线方向积分就可以得到伯努利方程 4/10/202321方程体系伯努利（伯努利（Bernoulli）方程）方程 稳态无旋流动 流体不可压缩 质量力只有重力 4/10/202322方程体系水平放置的喷嘴流动水平放置的喷嘴流动 4/10/202323方程体系例题例题已知：d1=0.711md2=0.686m，h1=0.914m，流体的密度 1000 kg/m3，U型压差计内介质的密度为13550 kg/m3。求管内质量流量。4/10/202324方程体系求解求解4/10/202325方程体系小结小结n能量守恒方程能量守恒方程q滞止比焓、滞止比焓、比焓形式比焓形式n不同流动模型下的

6、守恒方程不同流动模型下的守恒方程q固定控制体，流动控制体固定控制体，流动控制体q固定微元体，固定微元体，流动微元体流动微元体n湍流动力学方程湍流动力学方程n无旋无粘流动无旋无粘流动q伯努利方程伯努利方程4/10/202326方程体系习题习题 n5.3 用能量守恒方法来确定火箭式飞船的加速度。用能量守恒方法来确定火箭式飞船的加速度。已知一个火箭式飞船在没有重力场的外太空作直线运动，某一瞬时飞船的速度为V，质量为M。推进剂的质量为m，比焓为h，消耗速率为P，化学反应释放的功率为Q，假设推进剂燃烧后的排气速度为Vd，比焓为hd。求该瞬时火箭式飞船的加速度。4/10/202327方程体系习题习题 n5.4 要设计一个消防用的高压水枪喷嘴，已知上游消防水管的内直径d1=10cm，喷嘴的内直径d2=1cm，若要喷到30米高的着火点，需要多大的压力p1（忽略空气的摩擦阻力）？此时喷嘴出口的流量是多少？4/10/202328方程体系