第一章动量传输 第九讲: 动量传输的基本定律 动量传输中的阻力 本课的基本要求 1.掌握静止流体的压力分布方程及应用。 2.掌握等压面特性及应用 3.了解动量附面层概念。 4.了解阻力的概念及计算通式。 退出
1 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 1．掌握静止流体的压力分布方程及应用。 2．掌握等压面特性及应用。 3．了解动量附面层概念。 4．了解阻力的概念及计算通式。 第一章 动量传输
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 退出 上一
2 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
第一章动量传输 1.3.5流体静力平衡方程式 1.流体静力平衡方程式的微分式 当流体静止时,则W=0,W=0,W=0,且gx=0,9y=0,g2=-9 OP 0 按NS方程简化得:cP=0→微分式 OP +pg=0 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(方向)的分布规律一静止流体的压力分布方程。 退出 上1
3 1.3.5 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： + = = = g 0 z P 0 y P 0 x P 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
第一章动量传输 2.静止流体的压力分布方程 将上式分别乘以dx、dydz之后相加得: aP OP OP dx +--dy+ d+pgtz=0则P+pghk=0 对不可压缩流体(P=cOst) P+PB=B+PB(P+Pg=Cm(压力分布方程) P+Iz.=p+rz P+rz= const 式中P静压能;z位能 说明:静止流体的能量平衡方程。 图1-3-15P47 z=0,基准面上的压力。 2,位能↑,静压能↓, 静压能与位能相互转换 图1-3-15流体静压力沿高度分布图 出 上1
4 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： z g z 0 z P y y P x x P + = + + d d d d 则 dP + gdz = 0 对不可压缩流体( = const )： + = + = + = + + = + const const P rz P gz P rz P rz P gz P gz 1 1 2 2 1 1 2 2 (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
第一章动量传输 3.流体的静压力 (1)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。 (2)静压力的表示方法 绝对压加P 相对压力表压力P=P-P.仪表测得的压力 真空度P=P-P工程上习惯简称压力 在国际单位制中,压力的单位为Pa ImmH.0=9.81P latm=1.013×103Pa (3)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。 出 上1
5 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 = − = − 真空度 工程上习惯简称压力 表压力 仪表测得的压力 相对压力 绝对压力 P P P P P P P V a M a 在国际单位制中，压力的单位为Pa： = = atm Pa mmH O Pa 5 2 1 1 013 10 1 9 81 . . 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
第一章动量传输 [例1-3-6][例137]P50P=P+pgh 1.3.6附面层一边界层概念 1.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1-3-24P53 Il 附面层厚度:令w3/W0=0.99 时的流体层厚度,以碳示,X个,δ w 图1-3-24附面层模型 层流区;【一过渡区;I一素流区 退出 上1
6 P P gh [例1-3-6] [例1-3-7] P50 = a + 1.3.6 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 w w 0 99 x 0 = . 时的流体层厚度，以表示，x，。 第一章 动量传输
第一章动量传输 2.分类 附面层层流附面层由Rc准数来判断 紊流附 Re= pox Re=5×103 平板层流附面层的厚度为δ=4.64 64.64 Re,t Sv Re 退出 上1
7 ⒉ 分类 附面层 紊流附面层 层流附面层 由Re准数来判断 w x w x Re 0 0 x = = 5 Re c = 510 平板层流附面层的厚度为 w0 x 4 64 = . m Re x 4 64 x . = Re x 第一章 动量传输
第一章动量传输 3.管内流动时的附面层 层流附面层→层流=100 汇合前 紊流附面层紊流=25~40 汇合后:充分发展了的管流速度分布不变。 退出 上1
8 第一章 动量传输 ⒊ 管内流动时的附面层 汇合前: → = → = 25 40 d L 100 d L 紊流附面层 紊 流 ~ 层流附面层 层 流 汇合后：充分发展了的管流速度分布不变
第一章动量传输 §14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,速度个、阻力个。 退出 上1
9 §1.4 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
第一章动量传输 般情况下,用一个通用公式来表示: 或 h=k.Pow(1+Bt) Pc 式中k阻力系数。 因此,计算的关键在于求各种情况下的值,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。 出 上1 10
10 一般情况下，用一个通用公式来表示： 或 = + = Pa Pa w (1 t) 2 1 h k w 2 h k 2 L 0 0 2 L 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