化工流体力学读书笔记.docx

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学习随笔
《化工流体力学》
第一章流体运动规律的影响因素和研究方法

（1）连续介质假定
在流体力学中研究研究流体的运动规律时，考察的是大量分子组成的流体质点的宏观运动规律，而不着眼于微观分子的运动状出口处的条件。
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（2）内部问题限定于一定边界范围以内，通常流量是常数而且已知（指流动与时间无关的定常情况），通常计算平均速度和平均温度。外部问题，流量一般不指定或未知，通常计算采用来流速度和来流温度。
（3）由于流体有黏性，因为固体边界的存在，将使流体的运动受到阻滞，所以在管流时，固体边界对于整个运动流体将有显著影响，阻滞作用遍及整个流动空间。而在绕流中，固壁的阻滞作用局限在固体壁附近的某一流体薄层内，而在沿着物体流动的下游，其影响将加宽。
引发流体运动的方式、工艺过程的操作条件
流体运动的发生分类
（1）压力流、泊谡流：用流体机械，风机或泵，对流体施加一定的压力，使流体在压力差的作用下运动。
（2）拖拽流、库特流：通过边界运动或流体中物体的运动以推动流体运动。
（3）自然对流：由于温度、浓度等不同引起的流体运动。
压力流和自然对流对腔体建造影响较大，同时可以考虑采用拖动方式增加流体能量。
流体运动的状态
（1）层流:层流时，管道内各个质点流动状态确定，轨迹明显，较易研究其质点的运动特性。
（2）湍流（紊流）：管道内的质点处于脉动状态，其径向脉动合速度为零。
流动状态的判别——雷诺数
管道内的流体流动状态由四个物理参数确定：
(1)平均流速(2)管道直径d(3)流体密度p(4)流体黏度》
雷诺数是判断流体状态的无量纲参数，通过它可以换算出不同管道下的临界速度等参数。在工程上，圆管中流体流动时的临界(Re)cr=2100.
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U运动黏度
雷诺数的高低对于流体模型的建立具有指导意义，其主要作用力将有本质变化。而我们研究的腔体建造基本是高雷诺数下的大尺寸、低黏度、较高速度的运动，其边界层流是研究的重点。
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研究流体运动规律的基本途径
理论解析法
步骤：(1)通过实验、观察，分析流体的物理特性及运动特性，建立合理的模型；(2)运用牛顿运动定理、质量守恒定理、能量守恒定律、动量定理等建立流体运动方程，确定初始条件和边界条件；(3)根据实际需要简化方程、求解；(4)检验结果，确定适用范围。
目前，数学的发展水平限制了理论解析法的应用。
实验观测法
测试技术有激光测速(LDA)、粒子图像测速(PIV)
示踪法：(1)示踪剂：壁面显示法——涂膜法，在壁面涂涂料或油及颜料的混合物，当流体流经壁面时形成条纹；线簇法，在壁面上粘柔细线簇，指示流体流向、剧烈程度等。(2)直接注入法。(3)化学反应法，在水中置一导线作阴极，通以直流电，将产生的气泡(氢气)作为示踪剂。
数值计算法
计算流体力学(CFD)
第二章流体运动学、理想流体运动

(1)拉格朗日法：同刚体力学方法相似；(2)欧拉法：同表示电磁场的方法相似。
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这种方法着眼于个别质点的运动。这种跟踪质点的方法，对分析流体运动是比较复杂的。形成轨线。在实际工程中，要了解的是流体通过空间各点时有关物理的变化，