多相流基础((美)克里斯托弗·厄尔斯·布伦南,倪永燕,潘中永)思维导图
第五章 理想流体多维流动基础 流体课件
解：先求流场中速度分量。
流 线 方 程 : dxdy V x V y
V ydy V x dx
由 已 知 流 线 方 程 : x y y 2 c
进 行 微 分 :x d y y d x 2 y d y 0 Vy dy y Vx dx x2y
V V x 2 V y 2 V x1 V y 2 V x 2 5 y 2 x 2 4 x y
蜒 r r
r rr rr r
cVdl V xiV yjV zk dxidyjdzk
c
c
Ñ V xdxV ydyV zdz
c
环量积分方向：逆时针方向为正
无旋或有旋运动都可用上式计算环量
第四节 无旋流动： 无旋运动：流场中各处角速度为零的流动
r 0
rxiryrjzkr
1 2 V yz V zyir1 2 V zx V xzrj1 2 V xyV yxkr
加速度在三个坐标轴方向的分量：
ax
Vx t
Vx
Vx x
Vy
Vx y
Vz
Vx z
ay
Vy t
Vx
Vy x
Vy
Vy y
Vz
Vy z
az
Vz t
Vx
Vz x
Vy
Vz y
Vz
Vz z
例 ： 有 一 流 场 速 度 分 布 V 5 y 2 x 2 4 x y ， 已 知 流 场 流 线
方 程 为 x y y 2 c ， 求 流 体 质 点 通 过 点 (1 ,2 )处 的 合 加 速 度 。
(1) 局部加速度或当地加速度 r
V t
在给定空间点上流体质点运动速度随时间变化率 由流动不定常性引起的
初中物理所有章节思维导图
初中物理所有章节知识点与思维导图（一）物理学家及其贡献力学部分的科学家：牛顿：牛顿第一定律（力与运动的关系）、光的色散。
是力的单位（N）伽利略：伽利略理想实验（126页）帕斯卡：帕斯卡定律。
应用---液压千斤顶。
是压强的单位（Pa）托里拆利：测出了大气压的数值760mm汞柱=1.013×105Pa阿基米德：发现了浮力—阿基米德原理（174页）和杠杆原理焦耳：焦耳定律（电流的热效应）是功和能的单位（J）瓦特：功率的单位（W）微观世界的科学家：道尔顿：发现原子汤姆孙：发现电子卢瑟福：原子的核式结构开尔文：国际温度的单位（K）；赫兹：频的单位率（HZ）安培：电流的单位伏特：电压的单位欧姆：电阻的单位电磁学的科学家：奥斯特：首先发现电流的磁效应。
制造了电磁铁。
用右手安培定则来判断电流方向与磁场方向的关系。
法拉第：发现了电磁感应，制造发电机的原理。
微小电流。
电动机的原理两种说法：一.磁场对电流的作用；二.电流的磁效应：电磁铁，电铃，电磁继电器。
电流的热效应：所有的电热器。
磁场对电流的作用：电动机、动圈式扬声器、电流表、电压表等。
电磁感应：发电机、动圈式话筒，变压器（二）微观粒子与尺度1.由大到小排序：PM2.5--大分子（病毒）--原子--原子核（阿尔法粒子）--质子—中子—夸克2.分子永不停息的做无规则运动：闻到花香等气味；（课本插图220页11-15、11-16）拉伸物体时分子间有引力（221页11-17）；压缩物体时表现为斥力（11-18）；分子间有空隙（11-14）3.与原子的核式结构最相似的是太阳系。
（三）信息、材料与能源1.电磁波的种类：γ射线（微创手术）、X射线（透视）、紫外线（杀菌消毒、验钞机）、可见光、红外线（遥控，发热）微波无线电波（传递信息）2.各种电磁波速是一样的，都等于光速。
波速=波长×频率波长与频率成反比3.光导纤维（光纤）是传输光信号的器件。
光纤的特点：抗干扰能力强，能减少信号衰减，适用于远距离、大功率传输信息。
第五章多相平衡资料
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相律(phase rule)
相律是相平衡体系中，揭示相数 , 独立组分 数K 和自由度 f 之间关系的规律.
f = K -Φ + 2 式中 2 通常指 T, p 两个变量. 相律最早由Gibbs提
出,所以又称为Gibbs相律. 如果除T, p 外, 还受其它力场影响, 则 2 改用 n 表 示, 即: f = K-Φ + n
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• 例: 求食盐水溶液的自由度?
• 解: (1)
• •
S=2
R=0 无化学反应 R’=0 无浓度限制条件
•
•
K= S－R－R’= 2－0－0= 2
f = K－ + 2 = 2－1+2 = 3
• 体系在一般情况下的独立变量数为3, 如T,p和NaCl的浓度.
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第五章 多相平衡
§5.1 相律 §5.2 单组分系统相图 §5.3 二组分系统的相图 §5.4 三组分系统的相图(自学)
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本章主要讨论两方面的内容: 相律 多相平衡系统所遵循的规律.
相图 多相平衡系统的状态随温度、压力、浓度 变化的几何图, 即状态图.
本章内容是在相律的指导下研究各种不同平衡 系统的相图. 学习时要掌握用相律讨论相图的方法, 能够读懂相图.
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多相体系平衡的一般条件 多相平衡系统中, 相与相之间没有任何限制, 它 们之间可有热交换、功的传递及物质交流. 即每个 相是互相敞开的, 对具有Φ个相系统的热力学平衡, 实际上包含了如下四个平衡条件： 热平衡条件
流体力学课程内容思维导图设计及教学应用
流体力学课程内容思维导图设计及教学应用作者：刘岩李敏来源：《中国教育技术装备》2019年第22期摘; 要将思维导图法应用于流体力学课程教学中，以更好地讲解知识点之间内在关系。
分别设计用于章节概览、知识点小结、章节总结等方面的思维导图，将这些思维导图用于课程的课前预习、课堂学习和课后总结教学活动中，发现思维导图有助于提高流体力学课程教学质量。
本研究结果可供流体力学课程教学参考。
关键词流体力学;思维导图;教学方法;逻辑关系中图分类号：G642; ; 文献标识码：B文章编号：1671-489X（2019）22-0038-04Mind Mapping Design and Teaching Application of Fluid Mecha-nics Course Content//LIU Yan， LI MinAbstract The mind mapping method is applied to the teaching of fluid mechanics to better explain the internal relationship among knowledge points. This paper has designed mind maps for chapter overview， knowledge points summary， chapter summary and so on. These mind maps are used in the teaching activities such as pre-class preparation， classroom learning and after-school summarization. It isfound that the mind maps help to improve the teaching effect of the fluid mechanics course. The results of this study can be used as a reference for the teaching of fluid mechanics.Key words fluid mechanics; mind map; teaching method; logical relation1 引言流体力学课程是热能与动力工程专业的重要专业核心课，是进一步学习流体输配管网、空气调节、建筑环境学、制冷原理与技术、泵与风机等课程的基础，具有举足轻重的专业地位。
多相流模型——精选推荐
(5.381)
式中， τd
ρd dd2 为颗粒响应时间（也称为松弛时间或弛相速度为常数以及Stokes阻力条件下，颗粒相对于连 续相的速度按指数规律衰减，经过时间τd后衰减为初始值的e−1；τs为系统响应时间，为 系统特征长度Ls与特征速度Vs之比，即 τs
β αd ρd αc ρc
(5.378)
分散相与连续相物质密度比：
γ ρd ρc
(5.379)
式中， αd和αc分别为分散相和连续相的体积分数， ρd和ρc分别为分散相和连续相的物质密 度。
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沈阳航空工业学院
由颗粒含量率β和物质密度比γ可估算分散相颗粒之间的平均距离：[41]
L π 1 κ dd 6 κ
弹状流
气泡流、含液滴气流、带粉气流
气力输送、液力输送、泥浆流
分层流、有自由表面流
沉降
流化床
图5.13 多相流流型
根据所依赖的数学方法和物理原理不同，多相流的理论模型分为三大类：(1)经典的 连续介质力学方法；(2)建立在统计分子动力学基础上的分子动力学模拟方法；(3)介观层 次上的模拟方法，即格子 - Boltzmann 方法。目前多在工程中应用的多相流连续介质力学
(2) 体积分数方程
a. 体积分数方程 通过求解一相或多相体积分数的连续性方程，可以追踪各相之间的界面。第 q 相体 积分数的连续性方程为
多相流课件第四章
§4－3 液体燃料的雾化性能
1、雾化角 指喷雾出口到雾炬外包络线的切线 间的夹角，也称喷雾锥角
雾化角示意图
1、雾化角 雾化角过大 油滴会穿出湍流最强的空气区域而造成混合不良，以至增
加燃烧不完全损失，降低燃烧效率； 会因燃油喷射到炉墙或燃烧室壁上造成结焦或积灰。 雾化角过小 燃油液滴不能有效分布到整个燃烧室空间； 与空气的不良混合，局部空气系数过大； 燃烧温度下降，着火困难，燃烧不良。 一般雾化角在60°~120°范围内 喷嘴直径和喷射压力增加，雾化角增大
后，就需用无因次迁移势考虑 对不同燃料在空气中的B值近似为常数
不同燃料的B值
3、液滴群的蒸发
在实际喷嘴雾化过程中，液滴是由大小不同的液滴组成；
根据雾化均匀度分布，单位体积液雾具有直径d1的液滴颗
粒表达式
dN n6d d 1 n ln m 4exp d1/dlm ndd1
经过时间τ蒸发后，所剩下的液滴直径为
为源的Stefen流
gDddm xrggugmxg0
2、相对静止环境中液滴的蒸发 当周围介质的温度低于液体燃料沸点时，液滴比蒸发率为
qm ,0l 4r2Dgd dlm gr 4r1Dgm lg sm lg s r r1
高温下液滴蒸发的能量平衡图
2、相对静止环境中液滴的蒸发 液滴所得热量等于蒸发所需热量时的温度称为液滴蒸发的
β= -b2g/σT, θ为点(x,z)处的倾斜角。 β决定液顶的形状； b 决定液滴的大小。
下垂液滴的头部形状
2、下垂液滴的运动
1）对于巨大介质中的一个孤立液滴，达到终端速度时的
受力
CDAd1 2gVt2Vdlgg
Ad 为液滴的正投影面积，Vd 为液滴体积
2）考虑液滴为具有粘性的流体球，在Stokes流动范围内，
多相流0505PPT课件
❖ 以下推导目的是寻找粘性流体中关于p和τ的关系，以消除方程中的切应力， 使方程中仅包含u，v，w，p ，便利用该方程求解流场。
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气固两相流动与数值模拟
SOUTHEAST UNIVERSITY
下面的主要任务是消除 方程中的切应力。
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气固两相流动与数值模拟
SOUTHEAST UNIVERSITY
应用了牛顿内摩擦定律， 仅适合牛顿流体。
❖ 根据牛顿内摩擦定律，可写出切向应力与速度梯度之间的关系：τ＝μ （du/dy）；
❖ 利用du/dy与流体微团角变形速度关系du/dy =dφ/dt，进而引入流体微团作平 面运动时，角形变速度又进一步写成
SOUTHEAST UNIVERSITY
在推导纳维尔－斯托克斯方程时用过的条件
❖ 不可压缩牛顿流体； ❖ 粘性流体； ❖ 作用于微元体各力对其中心所形成的力矩之和为零； ❖ 流体微团作平动。
气固两相流动与数值模拟
SOUTHEAST UNIVERSITY
第四章 多相系统的基本方程组
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气固两相流动与数值模拟
数值模拟理模型；
❖ 假设和简化条件（假设和简化条件的合理性与模拟结果的关系）；
❖ 建立数学模型；
❖ 数学模型的封闭性，初始条件、边界条件、两相之间的界面条件等；
❖ Pxx＋ Pyy＋ Pzz＝－3P＋ 2µ（Әu/ Әx ＋Әv/ Әy＋ Әw/ Әz）
❖ 运用连续性方程，得：P＝ －（1/3）（Pxx＋ Pyy＋ Pzz）（）
多相流动的基本理论
滑移-扩散的颗粒群模型
(Slip-diffusion Model)
•基本假设：
• 各相时均速度差异造成滑移的主要部分，由于各 相的初始动量不同引起； • 扩散漂移造成滑移的小部分； • 空间各点各尺寸组的速度、尺寸、温度等物理参 数均不相同。
多相流体动力学
拟流体模型小结
• 无滑移模型：颗粒相的宏观运动而引起的质量迁 移是由流体运动引起的； • 小滑移模型：混合物运动引起的 • 滑移-扩散模型：颗粒相自身的宏观运动引起了 质量迁移
固相压力
p s s s 1 2(1 e) s g 0 T
1 2
固相的剪切粘度 s 4 s s d s g 0 (1 e)( T ) 5 固相的体积粘度
4 T 2 s s s d s g 0 (1 e)( ) 3
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多相流体动力学
非线性 k
依靠理论与经验的接合，引进一 Reynolds应力模型（RSM） 系列模型假设，从而建立一组描 写湍流平均量的方程组。
代数应力模型（ASM） FLT模型
SSG模型
多相流体动力学
湍流模式理论局限性
对经验数据的依赖性; 将脉动运动的全部细节一律抹平从 而丢失大量重要信息;
目前各种模型，都只能适用于解决 一种或者几种特定的湍流运动。
多相流体动力学
•从已有的研究来看，在湍流气固两相流动的数 值模拟方法中，颗粒轨道模型的应用最为广泛。 它的优点在于计算工作量小，能够模拟有蒸发、 挥发、两相化学反应和在不同阶段有不同质量 损失率的颗粒相的复杂经历，而且颗粒相采用 拉格朗日坐标系处理可以避免伪扩散。
•不过随机轨道模型计算时需要跟踪大量的颗粒 轨道，因而造成计算机的存储量和计算量都很大， 从而使其在工程应用上受到一定程度的限制。