《两相与多相流动力学》课程教学课件（讲稿）两相与多相流动力学界面现象

MPFL相流速不均匀性相比率相流明确的相界面两相流两相与多相流动力学流动结构多值性流动参教转变珑覆相界面的状态处于不可选性运动、变化中

两相流 两相与多相流动力学 相流速 相比率 不均匀性 流动结构 流动参数 多值性 转变过程 不可逆性 明确的相界面 ♪ ♪ 相界面的状态处于 运动、变化中

研究生课程《两相及多相流动力学》第三章界面现象MPFL

第三章 界面现象 研究生课程《两相及多相流动力学》

3.1概述将两种不同相的物质分隔开的区域D其中物质的特征和性质不同于相邻的区域相界液相★界面法线上，密度是位置的连续函数研气相★界面是一个三维区域★界面厚度几个分子直径大小界面现象与相界面上的动量、能量和质量传通相关的所有效应目的弄清界面上发生的各种现象的机理和规律准确定义描写多相流的各种模型方程所需满足的边界条件及其变化

相界面 ? 研 究 ? ♪其中物质的特征和性质不同于相邻的区域 ♪将两种不同相的物质分隔开的区域 ★界面法线上，密度是位置的连续函数 ★界面厚度几个分子直径大小 ★界面是一个三维区域 n d 界面现象 与相界面上的动量、能量和质量传递相关的所有效应 目 的 ? 弄清界面上发生的各种现象的机理和规律 准确定义描写多相流的各种模型方程所需满足的边界条件及其变化 3.1 概 述

讲授内容MPFL概述3.13. 2速度边界条件应力边界条件3.33.4相变对界面应力的影响3.5界面的热力学和统计力学3.6表面浸润及浸润相变3.7气液两相流界面浓度研究

讲授内容 3.1 概述 3.2 速度边界条件 3.3 应力边界条件 3.4 相变对界面应力的影响 3.5 界面的热力学和统计力学 3.6 表面浸润及浸润相变 3.7 气液两相流界面浓度研究

讲授内容MPFL3.1概述3.2速度边界条件3.3应力边界条件3.4相变对界面应力的影响3.5界面的热力学和统计力学3.6表面浸润及浸润相变3.7气液两相流界面浓度研究

讲授内容 3.1 概述 3.2 速度边界条件 3.3 应力边界条件 3.4 相变对界面应力的影响 3.5 界面的热力学和统计力学 3.6 表面浸润及浸润相变 3.7 气液两相流界面浓度研究

3.2速度边界条件MPFL2不考虑Vin相1相变或传质>1速度相容性一在单组分和双组分的两相流动中都是相同的V2T相2品存在V2nD切向速度穿越相界面连续性垂直通过相界面的流体质量流量mPiVin = P2V2n注意：假设平均连续速度垂直于相界面

3.2 速度边界条件 相1 相2 相变或传质 Ω不考虑 Ω存 在 v1t v2t v1n v2n 速度相容性—在单组分和双组分 的两相流动中都是相同的 ♪ 切向速度 1 2 v  v ♪ 穿越相界面连续性 1v1n   v2n  m 垂直通过相界面的流体质量流量 注意：假设平均连续速度垂直于相界面

讲授内容MPFL3.1概述3.2速度边界条件3.3应力边界条件3.4相变对界面应力的影响3.5界面的热力学和统计力学3.6表面浸润及浸润相变3.7气液两相流界面浓度研究

讲授内容 3.1 概述 3.2 速度边界条件 3.3 应力边界条件 3.4 相变对界面应力的影响 3.5 界面的热力学和统计力学 3.6 表面浸润及浸润相变 3.7 气液两相流界面浓度研究

讲授内容MPFL3.1概述3. 2速度边界条件3. 3应力边界条件3.4相变对界面应力的影响3.5界面的热力学和统计力学3.6表面浸润及浸润相变3.7气液两相流界面浓度研究

讲授内容 3.1 概述 3.2 速度边界条件 3.3 应力边界条件 3.4 相变对界面应力的影响 3.5 界面的热力学和统计力学 3.6 表面浸润及浸润相变 3.7 气液两相流界面浓度研究

3.3应力边界条件MPFL常见的一种界面现象，又称表面浸润现象毛细现象eg:灯芯现象一部分漫入水中的毛巾或纸片，慢慢把水吸出分子间相互作用所形成的表面张力两种不同物质（如物质和）的界面，用ü表记表面张力○üodsC物质相i界面ü上每单位面积的自由能ds形成单位表面积所需外界做的功物质相j-界面ü的稳定条件表面张力为作用在每单位长qj> 0度截线上的力j<0一种物质完全分散到另一种物质中，实现混合

3.3 应力边界条件 ♣ 毛细现象 eg: 灯芯现象 常见的一种界面现象，又称表面浸润现象 — 部分浸入水中的毛巾或纸片，慢慢把水吸出 分子间相互作用所形成的表面张力 两种不同物质(如物质i和j)的界面，用ij表记 物质相i 物质相j ♣ 表面张力s ij ♪ 界面ij上每单位面积的自由能 形成单位表面积所需外界做的功 表面张力为作 用在每单位长 度截线上的力 C ds sds ♪ 界面ij的稳定条件 sij > 0 sij < 0 一种物质完全分散到另一种物质巾，实现混合

3.3应力边界条件MPFLYoung-Laplace公式--毛细现象的基本公式P曲线CI,C,是坐标系OXYZ与光滑曲面的交线 曲线C,C,在O点处的曲率率径分别为R,R,PO点附近的微面元△A=xy,移动dz，微面元增加KRiA = (x + dx)(y + dy) - xy = xdy+ ydxx+dx下形成AA,所作的功为dzo(xdy + ydx)y+diP表面张力，使表面两侧有△P,所移动dz所作的功0xydz

3.3 应力边界条件 ♣ Young-Laplace公式-毛细现象的基本公式 曲线C1,C2在O点处的曲率半径分别为R1 ♪ ,R2 曲线C1 ♪ ,C2是坐标系OXYZ与光滑曲面的交线 ♪O点附近的微面元DA=xy,移动dz,微面元增加 A  (x  dx)(y  dy)  xy  xdy  ydx ♪形成DA,所作的功为 xdy  ydx) 表面张力，使表面两侧有DP,所移 动dz所作的功 ♪ p  xydz