1 动量传输基本概念

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1、1.动量传输的基本概念冶动量传输的基本概念金传输原理1.动量传输的基本概念什么是动量传输？1.1动量传输的研究对象与性质冶金1.2动量传输研究问题的模型与方法传输1.3描述流场的基本物理量及梯度、散度与旋度原理1.4流场的分类与描述小结1.动量传输的基本概念什么是动量传输？ü物质在自然界中的存在形态有气、液、固三种，其中气体与液体统称为流体。冶金传ü研究流体流动的学科称为流体力学－－物理学分支输原理ü从传输的角度去研究流体力学问题，就是动量传输。所谓的传输角度，也就是注重流体的传递性质，对于动量传输而言，

2、传递的就是动量通量。ü动量传输－－研究流体在外界作用下运动规律的一门科学。1.动量传输的基本概念1.1动量传输的研究对象与性质p流体在剪切应力的作用下会发生连续的变形的物质。冶可流动性：流体在任意小的切应力作用下都会发生明显的变金传形，区别于固体输原可压缩性：在压力的作用下，流体的体积会发生明显的变化。理－－分子间隙变化1dV压缩系数：1/Pa当流体温度保持不变时，每增加单位压强流体体积的相对变化量VdpT粘性：流体在运动时表现出的抵抗剪切变形的能力。1.动量传输的基本概念1.1动量

3、传输的研究对象与性质粘性实验一：当τ=0时，将一条色线穿透水射向平板，是一条直线（兰色），当τ≥0时，u水>0色线变得弯曲起来（红线），可以看到无论来流的冶速度是多少，这条色线总是粘附在固体壁面上。金传这种边界叫无滑移边界（条件）输原Vfτ=0τ=Δτ理yx无滑移边界条件实验A1.动量传输的基本概念1.1动量传输的研究对象与性质粘性vv冶V(y)V(y)金传输原理实验二：两块无限大的平板之间充满了流体，两板间距为y，开始时流体处于停止状态，t=0时给上平板一个拉力F，使其以恒定速度v沿x方向运动，随着时间

4、的延，流体会获得一定的动能，并最终建立一个稳定的速度分布。H≪A½叫无限大平板1.动量传输的基本概念1.1动量传输的研究对象与性质粘性粘性系数冶Fv表征流体粘性大小的粘性系数一般来说金不是常数，它不仅决定于流体的种类，Ay传对同一种流体而言，它还是温度的函数。输对于空气而言：原1221理物理意义：作用在单位273T0122273面积上的力（粘性力）正1T比于流体速度梯度。分子的不规则运动T=273K粘性力产生的物理原因分子间的吸引力1.动量传输的基本概念1.2动量传输研究问题的模型与方法研究

5、模型－－连续介质模型MPp流体密度PV冶VMcc金传MM输VPlimVVV原cVM理临界体积：宏观上无限小而微观ρ上足够大。vΔv1.动量传输的基本概念1.2动量传输研究问题的模型与方法研究模型－－连续介质模型把流体视为由大量的宏观上的微小单元无间隙的布满冶的模型金传输临界体积：宏观上无限小而微观上足够大。由流体在该处的密度就原可知道其质量，另外，还可确定其它的物理量（平均）值，如压力、理速度、温度等用连续介质模型描述的流体就叫流场采用连续介质模型，流体的一切属性，如

6、速度、密度、压强、温度、浓度等都可以看作是坐标和时间的连续函数，从而可以利用连续函数来进行传输理论的分析研究1.动量传输的基本概念1.2动量传输研究问题的模型与方法研究方法－－（1）拉格朗日法把流体看成是由大量的流体质点组成的，着眼于对流冶体质点运动的描述，设法描述出每个质点自始至终的运金动状态，即其位置随时间的变化规律。是力学中质点运传动描述方法在流体力学中的推广。输原理所有质点的运动规律整个流场的运动1.动量传输的基本概念1.2动量传输研究问题的模型与方法研究方法－－（1）拉格朗日法拉格朗拉格朗日法数

7、学描述日变数冶•不同质点的区分：以初始时刻质点的坐标为标志,如（a,b,c）金传输•流体质点的运动规律：rra,b,c,xxa,b,c,原yya,b,c,理固定a,b,c－－质点（a,b,c）的运动轨迹zza,b,c,固定－－同一时刻不同流体质点在空间的位置分布速度－－加速度－－1.动量传输的基本概念1.2动量传输研究问题的模型与方法xxa,b,c,研究方法－－（1）拉格朗日法数学描述yya,b,c,zza,b,c,

8、rra,b,c,冶dxa,b,c,v金xd传drdra,b,c,dya,b,c,输速度－－vvyd原dddza,b,c,v理zd加速度－－d2xa,b,c,ax222ddrdra,b,c,d2ya,b,c,a22ay2ddd2dza,b,c,az2d1.动量传输的基本概念1.2动量传输研究