冶金动量传输原理习题课1.pdf

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1、1动量传输部分前言动量传输部分前言动量传输现象在冶金工艺中可解决两类问题动量传输现象在冶金工艺中可解决两类问题?第一类是研究系统内流动参数间的整体关系第一类是研究系统内流动参数间的整体关系。例如，管道中流体流量与压差的关系，钢包钢水流出所需的时间等。我们只要根据质量、能量和动量平衡原理，就能较容易地计算出结果来。例如，管道中流体流量与压差的关系，钢包钢水流出所需的时间等。我们只要根据质量、能量和动量平衡原理，就能较容易地计算出结果来。?第二类是研究系统内部的第二类是研究系统内部的“微细结构微细结构”。例如，研究某一流场中速度分布，研究湍流能量的耗散模型等。显然，这要复杂得多，需要求解非线性偏微

2、分方程的数值解。例如，研究某一流场中速度分布，研究湍流能量的耗散模型等。显然，这要复杂得多，需要求解非线性偏微分方程的数值解。?本篇本篇首先介绍动量传输的基本概念，在此基础上建立积分质量、动量和能量平衡，建立动量传输的微分方程。首先介绍动量传输的基本概念，在此基础上建立积分质量、动量和能量平衡，建立动量传输的微分方程。而以后各章，而以后各章，如管道内流体流动、边界层流动、射流、可压缩气体流动、气固两相流动等都是基本方程在具体条件下的应用。如管道内流体流动、边界层流动、射流、可压缩气体流动、气固两相流动等都是基本方程在具体条件下的应用。最后，最后，本篇还要介绍相似原理及模型实验研究方法。本篇还要

3、介绍相似原理及模型实验研究方法。2力学学科内容与方法比较力学学科内容与方法比较3流体力学研究内容及方法流体力学研究内容及方法(v),内因 A,D 边界条件 P 外因科学工程 流化床，喷枪等设计(v),内因 A,D 边界条件 P 外因科学工程 流化床，喷枪等设计参数关系速度分布应力分布参数关系速度分布应力分布动量传输研究内容动量传输研究内容动量传输研究方法理论研究方法试验研究方法动量传输研究方法理论研究方法试验研究方法宏观方法（系统论）微观方法（还原论，微分方程+物理模型+边界条件）相似理论指导的模型试验试验测试手段流场显示技术计算流体力学宏观方法（系统论）微观方法（还原论，微分方程+物理模型+

4、边界条件）相似理论指导的模型试验试验测试手段流场显示技术计算流体力学理论方法中，流体力学引用的主要定理有：（1）质量守恒定律；（2）动量守恒定律；（3）牛顿运动第二定律；（4）机械能转化与守恒定律：动能+压能+位能+能量损失=const理论方法中，流体力学引用的主要定理有：（1）质量守恒定律；（2）动量守恒定律；（3）牛顿运动第二定律；（4）机械能转化与守恒定律：动能+压能+位能+能量损失=const4第一章选择题答案第一章选择题答案1-1 d；1-2 c；1-3 c；1-4 b；1-5 b；1-6 a；1-7c；1-8 a；1-9 a；1-10 a；1-11 d；1-12 d5习题1-13习

5、题1-13解：体积压缩系数的定义式：题中压力的变化为1Mpa，体积的变化为-5cm3；故解：体积压缩系数的定义式：题中压力的变化为1Mpa，体积的变化为-5cm3；故9610510110005=PvvpPV6习题1-14习题1-14解：题中活塞以速度运动这句话意味着，活塞在所受的拉力和粘性力作用下处于平衡状态；那么粘性力的大小等于拉力的大小，但两者的方向相反；根据粘性力的定义：根据题意，在y方向上的变化率为：而粘性力作用的面积S为：所以粘性力在面积S上产生的力为：解：题中活塞以速度运动这句话意味着，活塞在所受的拉力和粘性力作用下处于平衡状态；那么粘性力的大小等于拉力的大小，但两者的方向相反；根

6、据粘性力的定义：根据题意，在y方向上的变化率为：而粘性力作用的面积S为：所以粘性力在面积S上产生的力为：smv/5.0=dydv=v=21002.0/5.0/vdl14.3Nvdl57.814.3=7第二章选择题答案第二章选择题答案2-1 a；2-2 c；2-3 b；2-5 c；8习题2-7习题2-7由题意可知，作用在水银柱左侧（低端）处的总压力包括：大气压、力F产生的压力、油产生的压力、水产生的压力；这些压力的和就是水银柱右侧（高端）处产生的压力；因此可以得到下列等式：将相应的参数带入其中：计算由题意可知，作用在水银柱左侧（低端）处的总压力包括：大气压、力F产生的压力、油产生的压力、水产生的

7、压力；这些压力的和就是水银柱右侧（高端）处产生的压力；因此可以得到下列等式：将相应的参数带入其中：计算gh2gh1gh214.34/0水银水油=+dFP0P214.34/dF1gh油2gh水1.16mh=9习题2-9习题2-9图2-1为一圆筒形储槽，直径为0.8m。槽内原盛有2m深的水。在无水源补充的情况下打开底部阀门放水。测得水流出的质量流率v与水深h的关系为：试问经过多少时间以后，水位下降至1m？图2-1为一圆筒形储槽，直径为0.8m。槽内原盛有2m深的水。在无水源补充的情况下打开底部阀门放水。测得水流出的质量流率v与水深h的关系为：试问经过多少时间以后，水位下降至1m？图图2-1 简单控

8、制体的质量衡算简单控制体的质量衡算skghq/5.0274.0=10设此时水的高度为：，水的液面下降的速度为，根据质量守恒定律：因此单位时间内液面下降引起的质量为：流出容器的水的质量为：因此得到等式：设此时水的高度为：，水的液面下降的速度为，根据质量守恒定律：因此单位时间内液面下降引起的质量为：流出容器的水的质量为：因此得到等式：hhv4214.3dvq流出容器的水的质量=容器内液体减少的量流出容器的水的质量=容器内液体减少的量qdv=414.3211而；将此关系式带入得到：；整理得到：从而而；将此关系式带入得到：；整理得到：从而dtdhv=qdv=4214.35.0274.04214.3hddtdh=ttdtdhhd274.00274.0125.04214.3=2124214.3274.01dtst1519=12进一步思考进一步思考?出水口的水流出后属于什么流动？出水口的水流出后属于什么流动？?公式是如何得出的？是理论计算还是试验测试？除与高度有关，还与哪些因素相关？如果流体为理想流体，能否依据伯努利定律求出出口截面积？公式是如何得出的？是理论计算还是试验测试？除与高度有关，还与哪些因素相关？如果流体为理想流体，能否依据伯努利定律求出出口截面积？skghq/5.0274.0=q13?容器内是稳定还是非稳定流动？容器内是稳定还是非稳定流动？