西北大学化工原理课件 第一章 流体流动
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西北大学化工原理课件 1、化工生产中所涉及的物料及产品中以流体占 大多数 2、流体流动规律是传热、传质以及化学反应过 程的基础 本章着重讨论有关流体流动过程的基本原理及 流体在管内的流动规律 。 流体流动是最普遍的化工单元操作之一； 研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的 重要基础。原因是：
西北大学化工原理课件 1、化工生产中所涉及的物料及产品中以流体占 大多数 2、流体流动规律是传热、传质以及化学反应过 程的基础 本章着重讨论有关流体流动过程的基本原理及 流体在管内的流动规律 。 流体流动是最普遍的化工单元操作之一； 研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的 重要基础。原因是：
西北大学化工原理课件 1、连续性假定 认为流体是由大量分子组成的质点（分子团） 组成的彼此间没有空隙，完全充满所占空间的连续 性介质。质点：一个含有大量分子的流体微团，其 尺寸小于设备尺寸但远大于分子自由程。 特点：流体在运动时，各质点可改变其相对位置 一、流体流动的考察方法 流体：无固定形状且易于流动的物体，是气体 与液体的总称。 第一节 概 述
西北大学化工原理课件 1、连续性假定 认为流体是由大量分子组成的质点（分子团） 组成的彼此间没有空隙，完全充满所占空间的连续 性介质。质点：一个含有大量分子的流体微团，其 尺寸小于设备尺寸但远大于分子自由程。 特点：流体在运动时，各质点可改变其相对位置 一、流体流动的考察方法 流体：无固定形状且易于流动的物体，是气体 与液体的总称。 第一节 概 述
西北大学化工原理课件 2、运动的描述方法 —拉格朗日法和欧拉法 ①拉格朗日法：选定一个流体质点，对其进行跟踪 观察，描述运动参数与时间的关系，也称跟踪法。 ②欧拉法：在固定空间位置上观察流体质点的运动 情况。直接描述各有关运动参数在指定空间各点的 分布情况随时间的变化，也称站岗法。 对于速度 u ),( ),( ),( tzyxfu tzyxfu tzyxfu xz xy xx = = = x ， y ， z—位置坐标 t—时间 u—指定点的速度
西北大学化工原理课件 2、运动的描述方法 —拉格朗日法和欧拉法 ①拉格朗日法：选定一个流体质点，对其进行跟踪 观察，描述运动参数与时间的关系，也称跟踪法。 ②欧拉法：在固定空间位置上观察流体质点的运动 情况。直接描述各有关运动参数在指定空间各点的 分布情况随时间的变化，也称站岗法。 对于速度 u ),( ),( ),( tzyxfu tzyxfu tzyxfu xz xy xx = = = x ， y ， z—位置坐标 t—时间 u—指定点的速度
西北大学化工原理课件 3、定态流动（定常流动，稳定流动） 定态流动：运动空间的各点的状态不随时间而变化。 对速度： ),( ),( ),( zyxfu zyxfu zyxfu zz yy xx = = = 0 0 = 0 ∂ ∂ = ∂ ∂ = ∂ ∂ t u t u t u x y z
西北大学化工原理课件 3、定态流动（定常流动，稳定流动） 定态流动：运动空间的各点的状态不随时间而变化。 对速度： ),( ),( ),( zyxfu zyxfu zyxfu zz yy xx = = = 0 0 = 0 ∂ ∂ = ∂ ∂ = ∂ ∂ t u t u t u x y z
西北大学化工原理课件 4、流线和轨线 轨线：（轨迹）同一流体质点在不同时刻所占空 间位置的连线。拉格朗日法考察流体运动的结果。 流线：同一瞬时不同质点的速度方向欧拉法考察 的结果。 特点：定态流动时，流线和轨线重合；各流线 不会相交。 流线
西北大学化工原理课件 4、流线和轨线 轨线：（轨迹）同一流体质点在不同时刻所占空 间位置的连线。拉格朗日法考察流体运动的结果。 流线：同一瞬时不同质点的速度方向欧拉法考察 的结果。 特点：定态流动时，流线和轨线重合；各流线 不会相交。 流线
西北大学化工原理课件 5、系统与控制体 系统：（物系）包含大量流体质点的集合。系 统与外界可以有力的作用与能量的交换，但没有质 量交换。拉格朗日法考察流体运动的。 控制体：划定一固定的空间体积来考察问题， 该空间体积称为控制体。构成控制体的空间界面成 为控制面。欧拉法考察流体的。 6、考察方法的选择 对流体流动多采用欧拉法
西北大学化工原理课件 5、系统与控制体 系统：（物系）包含大量流体质点的集合。系 统与外界可以有力的作用与能量的交换，但没有质 量交换。拉格朗日法考察流体运动的。 控制体：划定一固定的空间体积来考察问题， 该空间体积称为控制体。构成控制体的空间界面成 为控制面。欧拉法考察流体的。 6、考察方法的选择 对流体流动多采用欧拉法
西北大学化工原理课件 二、流体流动中的作用力 1、体积力 作用于流体的每一个质点上，并与流体的质量 成正比，对于均质流体也与流体的体积成正比。例 如：重力、离心力、弹力、浮力等。 2、表面力——压力和剪力 作用在所研究流体的表面且与表面积成正比的 力，与流体的质量无关。 压力 —垂直作用在表面上 剪力 —平行作用在表面上（切力） 压强 —单位面积上所受到的压力 剪应力 —单位面积上所受到的剪力
西北大学化工原理课件 二、流体流动中的作用力 1、体积力 作用于流体的每一个质点上，并与流体的质量 成正比，对于均质流体也与流体的体积成正比。例 如：重力、离心力、弹力、浮力等。 2、表面力——压力和剪力 作用在所研究流体的表面且与表面积成正比的 力，与流体的质量无关。 压力 —垂直作用在表面上 剪力 —平行作用在表面上（切力） 压强 —单位面积上所受到的压力 剪应力 —单位面积上所受到的剪力