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《20120313222915_冶金動量傳輸原理復(fù)習(xí)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、冶金傳輸原理要點及習(xí)題左海濱冶金與生態(tài)工程學(xué)院010-62332353zuohaibin@ustb.edu.cn力學(xué)學(xué)科內(nèi)容與方法比較第一篇動量傳輸流體力學(xué)研究內(nèi)容及方法理論方法中，流體力學(xué)引用的主要定理有：（1）質(zhì)量守恒定律；（2）動量守恒定律；（3）牛頓運動第二定律；（4）機(jī)械能轉(zhuǎn)化與守恒定律：動能+壓能+位能+能量損失=const第一篇動量傳輸動量傳輸現(xiàn)象在冶金工藝中可解決兩類問題第一類是研究系統(tǒng)內(nèi)流動參數(shù)間的整體關(guān)系。例如，管道中流體流量與壓差的關(guān)系，鋼包鋼水流出所需的時間等。我們只要根據(jù)質(zhì)量、能量和動量平衡原理，就能較容
2、易地計算出結(jié)果來。第二類是研究系統(tǒng)內(nèi)部的“微細(xì)結(jié)構(gòu)”。例如，研究某一流場中速度分布，研究湍流能量的耗散模型等。顯然，這要復(fù)雜得多，需要求解非線性偏微分方程的數(shù)值解。本篇首先介紹動量傳輸?shù)幕靖拍睿诖嘶A(chǔ)上建立積分質(zhì)量、動量和能量平衡，建立動量傳輸?shù)奈⒎址匠?。而以后各章，如管道?nèi)流體流動、邊界層流動、射流、可壓縮氣體流動、氣固兩相流動等都是基本方程在具體條件下的應(yīng)用。最后，本篇還要介紹相似原理及模型實驗研究方法。第一章流體的基本概念認(rèn)識流體由連續(xù)分布的流體質(zhì)點組成連續(xù)介質(zhì)模型流體性質(zhì)易流動性：微小切應(yīng)力作用下，發(fā)生連續(xù)變形可壓縮性
3、（體積壓縮系數(shù)，體積彈性模量）:液體認(rèn)為不可壓縮，氣體認(rèn)為可壓縮，但氣體流速小于同條件下音速的0.3倍可按不可壓縮處理；粘性：抵抗剪切變形的能力動量通量第一章流體的基本概念作用在流體上的力表面張力體積力表面力系統(tǒng)與控制體量綱：長度、質(zhì)量、時間、溫度第二章積分質(zhì)量、動量和能量平衡本章將討論工程實踐中經(jīng)常遇到的在某一有限的空間內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量、動量和能量平衡的問題。這些問題可以通過建立總體平衡加以解決?？蓪⒄麄€系統(tǒng)(例如鋼包、噴嘴和管道)取作控制容積，來確定進(jìn)出口與內(nèi)部變量之間的關(guān)系，而無需對內(nèi)部每一點的規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)的分析。一般說來，由總體
4、平衡可以建立簡單的代數(shù)方程，對于不穩(wěn)定流動，則給出一階微分方程，這在數(shù)學(xué)上是比較容易求解的。因此，總體平衡可以解決工程中設(shè)備的質(zhì)量平衡，能量轉(zhuǎn)換和消耗以及設(shè)備受力情況等有實際意義的問題。第二章積分質(zhì)量、動量和能量平衡質(zhì)量守恒積分式動量守恒積分式能量守恒積分式計算題1圖2-1為一圓筒形儲槽，直徑為0.8m。槽內(nèi)原盛有2m深的水。在無水源補充的情況下打開底部閥門放水。測得水流出的質(zhì)量流率w2與水深z的關(guān)系為：試問經(jīng)過多少時間以后，水位下降至1m？圖2-1簡單控制體的質(zhì)量衡算解：計算公式：w2+dM/dt=0看懂題目，找出規(guī)律，已知條件
5、，求解未知；（正算）看懂題目，列舉條件，對照未知，反推規(guī)律。（反算）進(jìn)一步思考出水口的水流出后屬于什么流動？公式是如何得出的？是理論計算還是試驗測試？w2除與高度有關(guān)，還與哪些因素相關(guān)？如果流體為理想流體，能否依據(jù)伯努利定律求出出口截面積？容器內(nèi)是穩(wěn)定還是非穩(wěn)定流動？計算題2水穩(wěn)定流過如圖2-2所示的暴露在大氣中的漸彎不變徑直角管，管內(nèi)徑為0.05m，水的主體流速為20m/s，進(jìn)口壓力為1.5×105N/m2（表壓）。由于管道很短，摩擦阻力及重力的影響均可忽略。試計算此管所受合力的量值和方向。圖2-2流體流過彎管流動時的受力分析由
6、于流體作二維流動，故本題應(yīng)采用總動量衡算方程來求解。彎管(包括固體壁面)所受的合力，可分兩步求算：第一步先根據(jù)圖中側(cè)面為虛線的范圍求算流體所受的合力，第二步再根據(jù)圖中實線范圍求算彎管所受的合力。(1)．管中流體所受的力選擇截面①、②及虛線所限定的范圍為控制體。設(shè)截面A1和A2所受的壓力分別為Pl和P2(絕壓)，管壁對流體的壓力為R’xR’y(設(shè)力的作用方向均與坐標(biāo)軸同向)。(2)彎管所受的力設(shè)彎管所受的力為Rx和Ry，其方向均與坐標(biāo)軸同向，于是：第三章動量傳輸?shù)奈⒎址匠屉m然采用控制容積建立總體質(zhì)量、動量和能量平衡能解決很多工程問題
7、（壓差與流量間關(guān)系，運動流體作用在物體上的力，泵的功率確定等）。但還有許多現(xiàn)象需要取微元體作為控制容積，推導(dǎo)質(zhì)量守恒、動量守恒與能量守恒微分方程。本章首先介紹描述流體運動的兩種方法。然后講述基本物理概念。本章重點是建立連續(xù)性方程、理想流體的歐拉方程和實際流體的N-S方程。1、描述流體運動的方法拉格朗日法歐拉法質(zhì)點導(dǎo)數(shù)（隨體導(dǎo)數(shù)）相互轉(zhuǎn)換計算題1：已知歐拉變量的速度分布：V=-k1yi+k1xj+k2k，式中k1,k2為常數(shù)，設(shè)t=0時，x=a,y=b,z=c，求拉格朗日與歐拉變換關(guān)系式。計算題2：已知流場的速度分布為u=x2y，v
8、=-3y，w=2z2，求點（1，2，3）處的流體加速度。計算題3：已知拉格朗日變量的速度分布：u=(a+1)et-1，v=(b+1)et-1，且t=0時，x=1,y=1。求（1）t=2時質(zhì)點分布；（2）a=1,b=2時質(zhì)點的運動規(guī)律；（3）質(zhì)點加速
