清华大学：《化工原理》课程PPT教学课件（上）第一章 流体流动（1.4）流体流动现象

化工原理 清华大学戴猷元教授 2003年2月

化 工 原 理 清华大学 戴猷元教授 2003 年 2 月

目录 绪论 第一章流体流动 第二章流体输送机械 第三章流体流过颗粒和颗粒层的流动 第四章非均相物系的分离 第五章传热 第六章蒸发 总结

目 录 绪论 第一章 流体流动 第二章 流体输送机械 第三章 流体流过颗粒和颗粒层的流动 第四章 非均相物系的分离 第五章 传热 第六章 蒸发 总结

第一章流体流动 第一节流体流动中的作用力 第二节流体静力学方程 第三节流体流动的基本方程 第四节流体流动现象 第五节流体在管内流动阻力 第六节管路计算 第七节流量的测定

第一章 流体流动 第一节 流体流动中的作用力 第二节 流体静力学方程 第三节 流体流动的基本方程 第四节 流体流动现象 第五节 流体在管内流动阻力 第六节 管路计算 第七节 流量的测定

第四节流体流动现象 、剪应力和动量传递 粘性定律:多层同心圆式流动 ma m(du/do) d(mu) Ade 剪应力:单位时间通过单位面积的动量 →动量通量。 第一章第四

第四节 流体流动现象 一、剪应力和动量传递 粘性定律：多层同心圆式流动 剪应力：单位时间通过单位面积的动量 → 动量通量。 F ma m du d d mu ( / ) ( ) A A A Ad    = = = = 第一章 第四节

两种不同的流动形态 1、雷诺实验 2、雷诺数:运动分为滞(层)流、湍(紊)流 存在一个临界速度: LL∝C Re=ldlp/(无因次) 第一章第四

二、两种不同的流动形态 1、雷诺实验 2、雷诺数: 运动分为滞(层)流、湍(紊)流 存在一个临界速度： 1 1 Re / ( ) u ud c d        = ， 无因次 第一章 第四节

3、雷诺数的意义 流体流动中惯性力与粘滞力之比 Re惯性力占主导地位 惯性力加剧湍动 Re粘滞力占主导地位 粘滞力抑制湍动 第一章第四芬

u ， Re 惯性力占主导地位 惯性力加剧湍动 u ， Re 粘滞力占主导地位 粘滞力抑制湍动 流体流动中惯性力与粘滞力之比 3、雷诺数的意义 第一章 第四节

三、管内的滞流与湍流 滞流: 分层流动,各质点互不碰撞互 不混合,速度分布为抛物线型 湍流: 瞬间速度u; instantaneous velocity 脉动速度u; fluctuating velocity 时均速度 mean velocity 第一章第四芬

三、管内的滞流与湍流 瞬间速度ui instantaneous velocity 脉动速度ui fluctuating velocity 时均速度 mean velocity 湍流： 滞流： 分层流动，各质点互不碰撞互 不混合，速度分布为抛物线型 第一章 第四节

层流 湍流 1、速度分布: = u=umax(1-r/R max (1-r2/R2) nax m r=0时, 1φpn2 max Re~1×103,n=7 第一章第四

1、速度分布： 2 2 1/ max max 2 max 5 (1 / ) (1 / ) 1 0 4 Re ~ 1 10 7 n u u r R u u r R dp r u R dl n  = − = − = = −  = ， 时， ， 层流 湍流 第一章 第四节

层流 湍流 2、平均速度 wu n=7,l=0.817max max 2 Ret, n max 4×10 =6 1.1×10 =7 3.2×10n=10 第一章第四

层流 湍流 2、平均速度 max 1 2 u u = max max 3 5 6 7 0.817 Re / 4 10 6 1.1 10 7 3.2 10 10 n u u n u u n n n = =     =  =  = ， ， ， 第一章 第四节

层流 湍流 3、动能: 2 2 2 0.531÷-L 2 4、剪应力: t=1 T=T+t,=(u+8) e:涡流粘度 第一章第四芬

层流 湍流 2 2 2 1 0.53 2 u u u 3、动能： 4、剪应力： ( ) e du du dy dy        = = + = + ε:涡流粘度 第一章 第四节