传递过程原理-不可压缩流体的问题
压缩性是流体的基本属性。任何流体都是可以压缩的,只不过可压缩的程度不同而已。液体的压缩性都很小,随着压强和温度的变化,液体的密度仅有微小的变化,在大多数情况下,可以忽略压缩性的影响,认为液体的密度是一个常数。 DΡ/DT=0的流体称为不可压缩流体,而密度为常数的流体称为不可压均质流体。
气体的压缩性都很大。从热力学中可知,当温度不变时,完全气体的体积与压强成反比,压强增加一倍,体积减小为原来的一半;当压强不变时,温度升高1℃体积就比0℃时的体积膨胀1/273。所以,通常把气体看成是可压缩流体,即它的密度不能作为常数,而是随压强和温度的变化而变化的。我们把密度随温度和压强变化的流体称为可压缩流体。
把液体看作是不可压缩流体,气体看作是可压缩流体,都不是绝对的。在实际工程中,要不要考虑流体的压缩性,要视具体情况而定。例如,研究管道中水击和水下爆炸时,水的压强变化较大,而且变化过程非常迅速,这时水的密度变化就不可忽略,即要考虑水的压缩性,把水当作可压缩流体来处理。又如,在锅炉尾部烟道和通风管道中,气体在整个流动过程中,压强和温度的变化都很小,其密度变化很小,可作为不可压缩流体处理。再如,当气体对物体流动的相对速度比声速要小得多时,气体的密度变化也很小,可以近似地看成是常数,也可当作不可压缩流体处理。
我的理解是这样的:这两者之间没有什么关系,等密度流体是指密度相同的流体,气体和液体都可以是等密度流体;至于不可压缩流体,气体由于其压缩比较高,所以气体属于可压缩流体,而液体的压缩比非常小,我们就称之为不可压缩流体,但是不可压缩流体并不是绝对不可压缩,当在压强足够大的条件下,液体也是可以被压缩的。
由问题可知,在管中流体只有沿着轴向z的速度V。连续性方程:Si*Vi=Sj*Vj 可知,流体在如题所述模型中速度函数V恒定,不随时间t和位置z改变。即:(偏微分)dV/dt=0,dV/dz=0.
由N-S方程组柱坐标形式:由于Vr和Vθ均为0,那么方程简化为:(偏微分)1/r*dV/dr+d2V/dr2=α/μ
μ为粘度,这个方程的解为轴向速度V沿着径向的分布函数:V(r)=α/μ*r^2/4+C1+C2*lg(r)
边界条件:r=a,V=0和r=b,V=0. 代入计算常数C1和C2,最终:
V(r)=α/μ*r^2/4+α*(b^2*lg(a^2/b)-a^2*lg(a))/(4μ*lg(a/b))+α*(b^2-a^2)/(4μ*lg(a/b))*lg(r)
这是一个类抛物线的图像。流体在管中的流速分布用V(r)可以完全表示出来。
注意上面是柱坐标系,画图像的时候要注意。
又牛顿内摩擦力τ=μ*v=μ*dV/dr. 题目所求即为r→a, r→b时τ的值。
dV/dr=α/μ*r/2+α*(b^2-a^2)/(4μ*lg(a/b))/(r*ln(10));
故当r=a时, τ(a)=μ*(α*a/2μ+α*(b^2-a^2)/(4μ*lg(a/b))/(a*ln(10)))
当r=b时,τ(b)=μ*(α*b/2μ+α*(b^2-a^2)/(4μ*lg(a/b))/(b*ln(10)))
即为管内壁收到的粘性剪切力。 上示意图,彩图为流速的模拟图。
传递过程原理-不可压缩流体的问题
由问题可知,在管中流体只有沿着轴向z的速度V。连续性方程:Si*Vi=Sj*Vj 可知,流体在如题所述模型中速度函数V恒定,不随时间t和位置z改变。即:(偏微分)dV\/dt=0,dV\/dz=0.由N-S方程组柱坐标形式:由于Vr和Vθ均为0,那么方程简化为:(偏微分)1\/r*dV\/dr+d2V\/dr2=α\/μ μ为粘度,...
传递过程原理目录
接着是习题部分,用于巩固所学理论。第3章 传递过程微分方程3-1讲解连续性方程,3-2至3-4深入剖析运动方程、能量方程和质量传递方程的关联。3-5介绍了定解条件。习题环节继续。第4章 不可压缩流体运动的解4-1至4-7分别研究了不同条件下流体的稳态流动,如平行平板间、圆管内的流动,以及边界条件...
传递过程原理内容简介
本书以深入探讨动量传递、热量传递和质量传递三种基本传递过程为核心,旨在揭示其内在原理和规律。首先,它详细阐述了传递过程的基本概念和物理现象,包括传递过程的微分方程,如不可压缩流体运动的数学描述。此外,还涵盖了边界层理论、湍流现象、导热、对流换热和传质等重要主题。作者特别强调了这三种传递...
关于递归可枚举集与丢番图集的一些记录
同样的,如果一个集合 被称为是“遍历可枚举的”,那就表示存在一个图灵机 ,使得 恰好就是 的所有可接受输入状态构成的集合。 停机不可判定问题告诉我们:我们永远不可能找到一个通用图灵机 ,使得它能告诉我们任意一个图灵机 在给定输入状态下是否可以停机。 这也就是说,我们不可能找到一个通用图灵机 ,使得它能判...
静压传递原理
静压传递是一种利用流体静压力传递力量或信号的原理。它基于帕斯卡定律,该定律表明在静止的不可压缩流体中,压力在液体中的任何点上均是均匀的,并且以相同的大小传递到液体中的任何其他点。根据静压传递原理,当在一个封闭的液体系统中施加力或压力时,该力或压力会均匀地传递到系统中的其他位置,无论...
液压机原理
帕斯卡定律,液压机是以液体为工作介质,用于传递能量以实现各种工艺的工业机械设备,它应用的原理是帕斯卡原理。帕斯卡原理又称帕斯卡定律,是流体静力学的一条定律,其指出,不可压缩静止流体中任一点受外力产生压强增值后,此压强增值瞬时间传至静止流体各点。液压机就是根据这一原理发明的。液压机工作时...
帕斯卡原理
深入理解帕斯卡原理:流动的力量与静止的智慧在流体静力学的世界里,帕斯卡原理如同一座桥梁,连接着看似无形的压力传递与实际生活的种种现象。它揭示了不可压缩静止流体中一个至关重要的定律:任一点受到的压强,无论方向如何,都将同等传递,如同接力赛中的接力棒,瞬间传递,无丝毫损耗。这不仅解释了液压...
液压机原理
3. 压力传递特点 液压机利用液体的不可压缩性,将泵产生的压力均匀传递到工作区域。与机械传动相比,液压传动具有较大的灵活性和控制精度,可以实现复杂的动作和加工过程。4. 应用领域 液压机广泛应用于金属加工、塑料成型、橡胶硫化、木材加工等工业领域。其压制力量大、精度高,且易于实现自动化控制,是...
什么是液压,液压系统如何工作?
1. 液压系统利用液体的不可压缩性传递压力,以此来实现动力和运动的传递。2. 液压系统的工作原理可以简单概括为:电机驱动液压油泵,将液体转化为具有一定压力的流动介质。3. 经过压力阀、流量阀和方向阀等控制元件的作用,液压油能够驱动液压缸、马达等执行机构完成各种运动和动作。
液压是什么原理
液压原理是基于液体压力传递的一种技术。其主要利用液体的不可压缩性和流动性,通过压力将液体从高压区域传输到低压区域,从而实现能量的传递和控制。下面详细解释液压原理的几个关键点。一、液体的不可压缩性和流动性 液体在受到外力作用时,会抵抗形变,表现出不可压缩的特性。液压系统中,这一特性保证了...
检堵珍珠: 因而在一般工程问题中,常将气体作可压缩流体处理,其压缩性也可忽略不计.
徐水县17592761976: 不可压缩流体力学的问题气体在低速(低于0.3马赫数)时可以被视为不可压缩流体,虽然所有的流体都是可压缩的,但伯努力定律的公式可以解释为何在低... - ?
检堵珍珠:[答案] 伯努利定理是在低速不可压的流动中可用,、、、不可用于可压缩流 安德森的空气动力学基础中8.5节 “何时为可压缩的”,有解释,很详细
徐水县17592761976: 热力学第一定律与伯努力方程同是能量方程,两者有何联系及区别 - ?
检堵珍珠: 1、热力学第一定律是热力学的基本定律之一,它给出了系统与外界相互作用过程中,系统能量变化与其它形式能量之间的数量关系.表达式为△U=Q+W.表述形式:热量可以从一个物体传递到另一个物体,也可以与机械能或其他能量互相转换...
徐水县17592761976: 液压系统中,有个问题我比较不解,之前书本提到液体容易流动,而且几乎是不可压缩的.之后在谈到液压传动 - ?
检堵珍珠: 实际流体都是可压缩的,然而有许多流动,流体密度变化很小可以忽略,由此引出不可压缩流体的概念.不可压缩流体是一理想化的力学模型.相对不可压缩流体,考虑流体体积变化时,则将流体视为可压缩流体.液体压缩系数很小,在相当大...
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检堵珍珠: 1、不可压缩流和可压缩流压缩性是流体的基本属性.任何流体都是可以压缩的,只不过可压缩的程度不同而已.液体的压缩性都很小,随着压强和温度的变化,液体的密...
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检堵珍珠: 1、首先必须明白: 测压管水头=Z+p/(ρg); 总水头= Z+p/(ρg)+v^2/(2g); 那么两者之间的不同就在与总水头中包含有速度水头(v^2/(2g)),所以总水头线在测压管水头线上方,若不考虑到水头损失项的话,两者的线互相平行. 2、流量增加,测压管水头线不变,只会引起总水头线整体上移, 原因就是速度水头(v^2/(2g))增大了. 希望你还是参照教材,希望你有收获.
徐水县17592761976: 流体力学 等熵是什么状态 - ?
检堵珍珠: 等熵过程 熵增定律仅适合于孤立体系,这是问题的关键.虽然从处理方法上讲,假定自然界存在孤立过程是可以的.但是从本质上讲,把某一事物从自然界中孤立出来,就使理论带上了一定的主观色彩.实际上,绝对的联系和相对的孤立的综...
徐水县17592761976: 流体力学中,有(无)旋,(不)可压缩,有(无)黏度之间有什么关系? - ?
检堵珍珠: 有旋和无旋要看旋度是否为0,为0则无旋.可压缩和不可压缩要看在你研究范围内流体密度是否可视为定值,例如空气一般流速<100m/s都可以认为是不可压缩流体,但是如果要计算飞机外流场绕流一般由于马赫数比较高都视为可压缩流动.严格讲任何流体都有一定的粘度,但是对于理想流体模型而言则认为粘度为0 本人认为以上几个概念之间没有必然联系.
徐水县17592761976: 流体力学的几个基本问题是什么 - ?
检堵珍珠: 流体力学是连续介质力学的一门分支,是研究流体(包含气体及液体)现象以及相关力学行为的科学.可按研究对象的运动方式分为流体静力学和流体动力学,还可按应用范围分为水力学,空气动力学等等.理论流体力学的基本方程是纳维-斯...
徐水县17592761976: 水力学最难学的是什么? - ?
检堵珍珠: 水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律,及其在工程技术中的应用.水力学包括水静力学和水动力学. 水静力学研究液体静止或相对静止状态下的力学规律及其应用,探讨液体内部压强分布,液体对固体接触面的压力,液体对浮...