1、1第一篇 動量傳輸2 動量傳輸 基本概念3 冶金過程：是物理化學過程、動量、熱量、質量傳輸過程的組合過程。傳輸理論的基礎：質量守恒定律； 動量守恒定律； 能量守恒定律。研究的目的：研究速率過程本學科的現狀與發展流體力學1.1 概述4 動量傳輸：研究流體在外界作用下運動規律的科學，即流體力學。研究對象：流體（即液體和氣體）研究流體流動條件下的動量傳輸過程，實質是流體流動過程中力、能平衡問題。研究方法：連續介質模型。研究內容：流體中動量分布、動量傳輸規律、流速隨時間和空間的變化規律。1.1 概述51、流體: 在切向力的作用下會發生連續的變形 的物質。 從物質受力和運動的特征來分： 切向力流動流體固

2、體變形速度 1.2 流體及連續介質模型6不可壓縮流體 可壓縮流體液體可以隨其容器形狀不同而改變其形狀，且在相當大的壓力下不改變其體積，具有自由界面。氣體具有很大的壓縮性和膨脹性，可以在壓力下體積縮小或無限膨脹，沒有自由表面。1.2 流體及連續介質模型72、連續介質模型: 物質連續地分布于其所占有的整個空間，物質宏觀運動的物理參數是空間及時間的可微連續函數。對于連續介質模型，微積分等現代數學工具可以加予應用。1.2 流體及連續介質模型8流體的密度對于均質流體 V 從宏觀上看應足夠小，而從微觀上看應足夠大。 1.3 流體的慣性9只有當流體是連續介質時，流體的一切物理屬性均可以看作是坐標和時間的連續

3、函數。可以用微積分來處理問題。即密度的倒數。 流體的密度 流體的比容 流體的重度=g1.3 流體的慣性10對于氣體可以當作理想氣體來處理，即氣體滿足理想氣體狀態方程。R0：氣體常數，工程單位制中：國際單位制1.3 流體的慣性11實驗一 兩平行平板，中間充滿流體，平板的面積為A，其間的流體均勻，高為H。，且H A 叫無限大平板 xyFHx（y）穩定開始固定 1.4 流體的粘性12將下面的一塊平板作勻速直線運動，連續測定使這塊平板作勻速直線運動所需的力。實驗測得穩定后F=Const。 實驗結果：1 0與F不變時，FA 2 A=Const 時：F 0 /H （唯一的單增函數）結果的表達式為： yx下

4、標：x為運動方向；y為在該方向上有速度梯度式中： 流體的動力粘度系數，其單位為 PaS 1.4 流體的粘性13牛頓在科學方法論上的貢獻：實驗理論應用的方法。分析綜合方法。歸納演繹方法。物理數學方法。牛頓將物理學范圍中的概念和定律都“盡量用數學演出”。（16431727）1.4 流體的粘性 a. 正負號的意義 由于粘性應力的方向與流動方向平行，則yx與dvx/dy 的方向無關（梯度是矢量）粘性應力是一對大小相等，方向相反的力。亦是一矢量，正負號表示力的方向。同時也可表為粘性動量通量。 1.5 牛頓粘性定律15b.粘性動量通量： 通過單位面積在單位時間內傳遞的動量。 運動粘性系數，單位：m2/s

5、粘性動量通量的大小與動量梯度成正比，方向總是從高速流層傳向低速流層。既粘性動量的傳遞方向指向速度梯度的負值方向。使得計算結果中，粘性動量通量總是大于等于零。 即：粘性動量通量 1.5 牛頓粘性定律例題：兩平板相距3.2mm，下板不動，而上板以1.52m/sde速度運動。欲使上板保持勻速運動狀態，需要施加2.39N/m2的力，求板間流體的動力粘性系數。 1.5 牛頓粘性定律17yx：粘性動量通量； yx下標：x為運動方向；y為在該方向上有速度梯度：流體的動力粘度系數，其單位為 PaS 當流體的流層之間存在相對位移，即存在速度梯度時，由于流體的粘性作用，在其速度不相等的流層之間所產生的粘性力的大小

6、與速度梯度和接觸面積成正比，并與流體的粘性有關。1.5 牛頓粘性定律181.粘性動量通量的大小與動量(速度)梯度成正比。2.方向總是從高速流層傳向低速流層。3.當dvx/dy為負值時，符號取負號。4.當dvx/dy為正值時，符號取正號。 動量通量yx始終為正值。5.：流體的動力粘度系數，表征流體的粘度。 是流體溫度和壓強的函數。 在工程常用的溫度和范圍內，粘度主要依溫度而定。分析：1.5 牛頓粘性定律19牛頓流體：滿足牛頓粘性定律的流體。 兩個含義：1 、當速度梯度為零時，粘性力為零。 2 、粘性力與速度梯度呈線性關系。非牛頓流體： 凡不滿足牛頓粘性定律的流體均稱為非牛頓流體。 1、賓海姆流體

7、 1.6 牛頓流體與非牛頓流體20 當 時， 不符合第一個條件 ，如：沙漿，礦漿等2、屈服-偽塑流型流體：其特征為 兩個條件均不滿足3、偽塑流型流體： 注意：我們以后所討論的流體均為牛頓流體。1.6 牛頓流體與非牛頓流體21實際流體都是具有粘性的，都是粘性流體。不具有粘性的流體稱為理想流體，這是客觀世界上并不存在的一種假想流體。（1）在靜止流體和速度均勻、直線運動的流體中，流體的粘性表現不出來。 （2）在許多場合下，想求得粘性流體的精確解是很困難的。可以先不計粘性的影響，使問題的分析大為簡化，從而有利于掌握流體流動的基本規律。至于粘性的影響則可通過試驗加以修正。1.7 粘性流體與理想流體22表

8、面力 如法向力（壓力），切向力（粘性力） 表面力的大小與其表面積的大小呈正比，是作用在表面上的力。體積力（質量力） 如重力、慣性力、電磁力等 質量力的大小與其質量的大小呈正比，它可以遠距離作用在流體內部的每一個質點上。故稱遠程力。1.8 作用在流體上的力23流體的靜壓力：靜止流體垂直作用于單位表面上的力。物理學：壓強流體的靜壓來源于作用在流體上的力。靜壓力的特點1.8 作用在流體上的力241、流體靜壓力的作用方向與作用面垂直，并由外向內指向作用面。 用反證法來證明 假定移去如圖所示的一團流體的上部后，作用力F 的方向不垂直于作用面A，則F可分解為法向力和切向力，而由于切向力的存在這團流體就不會

9、保持平衡而產生流動，所以，Fn必然是法向力。FFnF1.8 作用在流體上的力252、流體中任意點上的靜壓力在各方向上均相等而與方向無關。 依據靜壓的第二個特性：當需要測量流體中某一點的壓力時，可不必選擇方向，只需在該點確定的位置上進行測量即可。3、絕對壓力：以絕對真空作為零壓而計算。 相對壓力：超出大氣壓力的部分=P絕- P大氣 真空度：負壓的絕對值=|P絕- P大氣| 1.8 作用在流體上的力26體系（系統）：一些具有特性固定不變的物質的集合控制體：大小、形狀、位置不隨時間而變化的流動區域 三大守恒定律在在研究區域內描述質量守恒定律： 體系：體系內質量隨時間的增加率=0 控制體：控制體內質量隨時間的增加率=單位時間流入 控制體質量的速率 - 單位時間流出控制體質量的速率 或表為：控制體內質量隨時間的增加率 +單位時間凈輸出控制體質量的速率 =01.9 體系與控制體27衡算方程：對已選定的控制體做某種物理量的衡算