流体力学和传热学ppt课件.ppt

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1、第二讲流体力学基础1气体液体★流体比固体更易变形与压缩流体只能承受压力，几乎不能承受拉力2.1流体特性连续介质假设流体力学研究流体的宏观特性，忽略流体的分子构成，把它看作一种连续性的介质，认为其中没有任何间隙。1mm3水中有3.34×1020个分子，平均经过10-11s，分子就会从一个平衡位置转向另一平衡位置，而在一般工程问题中描述流体运动的空间尺度精确到0.01mm就满足精度要求。★流体的粘性流体与固体壁面相接触，会粘附于固壁表面。相邻两层流体作相对运动时也会产生摩擦阻力。动力粘性系数和运动粘性系数2实际流体都具有粘性，称为粘性流体或实际流体。为了简化，假想一种没有粘性

2、的流体——理想流体。▲液体的粘性系数随温度升高而降低;▲气体的粘性系数随温度升高而增大。动力粘性系数的大小与流体的种类、温度以及压力有关。但压力的影响很小，一般只考虑温度的影响。2.2流体静力学基本方程单位质量流体的压力势能。与一段液柱高度相当，又称之为压力高度或压力水头。流体静力学基本方程单位质量流体的位势能；是相对于基准面的高度，又称位置高度或位置水头位势能与压力势能之和称为总势能；位置水头与压力水头之和称为静水头3流体静力学基本方程物理意义：当均质不可压缩流体在重力场中处于静止时，在流体中的任意点上，单位重量流体的总势能是常数。也可叙述为：任意点的静水头均相等。2

3、.3连续性方程对于定常流动—流体质量守恒定律的数学表达形式。2.4流体的伯努利方程1）理想流体伯努利方程4伯努利方程的物理意义在流场中或沿流线，单位质量流体具有的位势能、压力势能及动能之和是一个常数，或，总机械能是常数。2）粘性流体总流的伯努利方程理想流体运动：总机械能守恒；粘性流体运动：流层间的摩擦阻力会消耗机械能，因此，总机械能将沿流程减小。单位质量流体从断面1-1到2-2消耗的机械能—流体能量损失。近似为1沿程损失—摩擦阻力引起的能量损失与流程长度成正比局部损失—流体流经局部障碍（如：管接头、弯头、闸阀、管径突变）时，引起能量损失与流体速度的平方成正比52.5层流和

4、紊流判别准则无量纲数Re数圆管内流动层流紊流过度流旺盛紊流6圆管层流的沿程损失系数与雷诺数成反比。达西公式2.6管内流动沿程阻力损失1）层流2）紊流72.7局部阻力损失891011121)沿程阻力2)局部阻力A)由进口接管至进口水室，通道截面突然扩大的局部阻力；612345一回路水动力计算简图1：进口接管；2：进口水室；3：管板；4：U型管束；5：出口水室；6：出口接管B)在进口水室内转弯的局部阻力；C)由进口水室至传热管束，通道截面突然缩小的局部阻力；D)在U型管弯头内转弯180的局部阻力；E)由传热管束至出口水室，通道截面突然扩大的局部阻力；F)在出口水室内转弯的局

5、部阻力；G)由出口水室至出口接管，通道截面突然缩小的局部阻力。2.8蒸汽发生器一次侧阻力损失13第三讲传热学ABC143.1热量传递的基本方式热辐射热对流热传导153.2热传导（导热）物体温度不同的各部分或温度不同的两物体间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。注意：a必须有温差；b物体直接接触；c可以在固体、液体、气体中发生。1.定义：2.导热的基本定律Fourier定律导热系数（热导率）[W/(mK)]16物理意义：表征物质导热能力大小，由实验测定。3.导热系数(热导率)影响因素：物质种类、材料成分、温度、湿度、压力、密度等一些材料

6、在280K时的导热系数材料名称银铜软钢不锈钢木料石棉水空气415.0380.045.019.00.170.170.600.026174.一维稳态导热1)单层平壁2)n层平壁3)单层圆筒壁4)n层圆筒壁181.对流换热定义:流体与相互接触的固体表面之间的热量传递。表面传热系数:W/(m2K)。3.3对流换热2.对流换热的牛顿冷却公式对流换热的核心是如何确定h及增强或削弱换热研究对流换热的方法：（1）分析法;（2）实验法;（3）比拟法;（4）数值法193)流动边界层和热边界层边界层概念：当粘性流体流过物体表面时，会形成速度梯度很大的流动边界层；当壁面与流体间有温差时，也会产

7、生温度梯度很大的温度边界层（或称热边界层）边界层在壁面上形成和发展过程由层流边界层过渡到湍流边界层，但湍流边界层紧靠壁面处，粘滞力占绝对优势，粘附于壁的一极薄层仍然保持层流特征，具有最大的速度梯度——层流底层。202)流动状态层流：整个流场呈一簇互相平行的流线湍流：流体质点做复杂无规则的运动3.对流换热的影响因素1)流动起因自然对流：因流体各部分温度不同而引起的密度差异所产生强制对流：由外力（如：泵、风机、水压头）作用所产生3)流体有无相变单相换热：相变换热：凝结、沸腾、升华、凝固、融化等21g珠状凝结换热速率远大于膜状凝结g