化工原理-chap1-2-考研试题资料系列

1、化工原理-chap1_2-考研试题资料系列幻灯片2目录1.3 流体流动的基本方程 1.3.1 基本概念 1.3.2 质量衡算方程 1.3.3 运动方程一、作用在流体上的力二、运动方程三、N-S四、欧拉方程五、不可压缩流体稳定层流时的N-S 方程若干解第一章 流体力学基础化工原理2化工原理-chap1_2-考研试题资料系列1.3.1 基本概念1.3 流体流动的基本方程一稳定流动与不稳定流动 流动参数都不随时间而变化，就称这种流动为稳定流动。否则就称为不稳定流动。浙江大学本科生课程化工原理3化工原理-chap1_2-考研试题资料系列，单位m/s点速度 v，单位m/s1.3.1 基本概念二、流速和流

2、量浙江大学本科生课程化工原理4化工原理-chap1_2-考研试题资料系列1.3.1 基本概念三、粘性牛顿粘性定律内摩擦力产生的原因还可以从动量传递角度加以理解:浙江大学本科生课程化工原理5化工原理-chap1_2-考研试题资料系列1.3.1 基本概念非牛顿型流体浙江大学本科生课程化工原理6化工原理-chap1_2-考研试题资料系列1.3.1 基本概念粘度：物理意义：衡量流体粘性大小的一个物理量单位：获取方法：属物性之一， 由实验测定、查有关手册或资料、用经验公式计算。影响因素：浙江大学本科生课程化工原理7化工原理-chap1_2-考研试题资料系列1.3.1 基本概念四流动类型和雷诺数雷诺数层流

3、或滞流laminar flow浙江大学本科生课程化工原理8化工原理-chap1_2-考研试题资料系列1.3.1 基本概念直管内流动时，Re2000 层流 Re=20004000 过渡区 Re4000 湍流浙江大学本科生课程化工原理9化工原理-chap1_2-考研试题资料系列1.3.1 基本概念五、几种时间导数对流导数项浙江大学本科生课程化工原理10化工原理-chap1_2-考研试题资料系列 1.3.2 质量衡算方程一、管内流动的连续性方程浙江大学本科生课程化工原理11化工原理-chap1_2-考研试题资料系列-管内流动的 连续性方程 1.3.2 质量衡算方程对于管道内稳定流动，/t=0，上式变

4、为：浙江大学本科生课程化工原理12化工原理-chap1_2-考研试题资料系列 1.3.2 质量衡算方程思考： 如果管道有分支，则稳定流动时的连续性方程又如何？浙江大学本科生课程化工原理13化工原理-chap1_2-考研试题资料系列 1.3.2 质量衡算方程 二、 连续性方程的微分式：x方向上净输出的质量流量为：同理得： y方向上净输出的质量流量为：z方向上净输出的质量流量为：浙江大学本科生课程化工原理14化工原理-chap1_2-考研试题资料系列-连续性方程微分式若流体不可压缩，则D/Dt=0浙江大学本科生课程化工原理15化工原理-chap1_2-考研试题资料系列柱坐标系：球坐标系：浙江大学本

5、科生课程化工原理16化工原理-chap1_2-考研试题资料系列1.3.3 运动方程动量定理：物体的动量随时间的变化率等于作用在该物体上所有外力之和。浙江大学本科生课程化工原理17化工原理-chap1_2-考研试题资料系列-(A)1.3.3 运动方程直角坐标系下：浙江大学本科生课程化工原理18化工原理-chap1_2-考研试题资料系列-(B)一、作用在流体上的力1.3.3 运动方程其中：-(C)浙江大学本科生课程化工原理19化工原理-chap1_2-考研试题资料系列表示应力作用面的法线方向表示应力的方向1.3.3 运动方程记为 ij浙江大学本科生课程化工原理20化工原理-chap1_2-考研试题

6、资料系列1.3.3 运动方程浙江大学本科生课程化工原理21化工原理-chap1_2-考研试题资料系列化工原理-chap1_2-考研试题资料系列1.3.3 运动方程类似地：于是：-(D)浙江大学本科生课程化工原理23化工原理-chap1_2-考研试题资料系列将式(C) 、(D)代入式(B)得：-(E)1.3.3 运动方程将式(E) 代入式(A)得：浙江大学本科生课程化工原理24化工原理-chap1_2-考研试题资料系列-运动方程1.3.3 运动方程浙江大学本科生课程化工原理25化工原理-chap1_2-考研试题资料系列1.3.3 运动方程应力与形变速率之间的关系本构方程回忆：一维层流时浙江大学本

7、科生课程化工原理26化工原理-chap1_2-考研试题资料系列将本构方程代入运动方程得：三维层流时：本构方程化工原理-chap1_2-考研试题资料系列-N-S方程三、奈维-斯托克斯方程N-S方程化工原理-chap1_2-考研试题资料系列将连续性方程代入N-S方程中得：-不可压缩流体的 N-S方程浙江大学本科生课程化工原理29化工原理-chap1_2-考研试题资料系列四欧拉方程-理想流体的N-S方程-欧拉Euler方程五不可压缩流体稳定层流流动时的N-S方程若干解粘度为零的流体浙江大学本科生课程化工原理30化工原理-chap1_2-考研试题资料系列1圆管内的稳定层流化工原理-chap1_2-考研试题资料系列表明vz只是r的函数；只是z的函数1圆管内的稳定层流浙江大学本科生课程化工原理32化工原理-chap1_2-考研试题资料系列边界条件：边界条件：1圆管内的稳定层流浙江大学本科生课程化工原理33化工原理-chap1_2-考研试题资料系列当r0时，有最大值，即1圆管内的稳定层流浙江大学本科生课程化工原理34化工原理-chap1_2-考研试题资料系列1圆管内的稳定层流浙江大学本科生课程化工原理35化工原理-chap1_2-考研试题资料系列引入：阻力系数又称范宁因子引入：摩擦因数1圆管内的稳定层流浙江大学本科生课程化工原理36化工原理-chap1_2-考研试题资料系列2试