傳遞過程原理讀書筆記

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1、傳遞過程原理讀書筆記第4章微元平衡法與通用微分方程組1.對矢量式作各種推導(dǎo)和運(yùn)算à應(yīng)于于正交曲線坐標(biāo)系——直角坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系。4.1.3連續(xù)方程的推導(dǎo)：先對流動的流體作質(zhì)量衡算:4.1連續(xù)方程——質(zhì)量平衡方程4.1.1物理模型和數(shù)學(xué)模型的關(guān)系4.1.2微元平衡法:2.在直角坐標(biāo)系中取取長方體微元à應(yīng)用守恒定律à微分方程分量式3.直角坐標(biāo)系分量式à矢量式微元法推導(dǎo)連續(xù)方程:Δxyz取極限即，即速度場散度的物理意義:對不可壓縮流體:4.2運(yùn)動方程——動量平衡方程4.2.1流體動量衡算:取一固定空間體積微元，對流動的流體作動量衡算，微元法推導(dǎo)運(yùn)動方程x分量xyz取極限類似地:4.

2、2.2向量式的運(yùn)動方程運(yùn)動方程矢量式:分量式:矢量式:代入得:4.16式直角坐標(biāo)系下的運(yùn)動方程:略柱坐標(biāo)系下的運(yùn)動方程:球坐標(biāo)系下的運(yùn)動方程:略納維-斯托克斯方程：根據(jù)牛頓粘性定律:對不可壓縮流體:當(dāng)和皆為常量時，4.16式運(yùn)動方程簡化為：歐拉方程忽略流場中粘性影響，4.16式可簡化為:貝努利方程對穩(wěn)態(tài)過程:4.2.3機(jī)械能方程：用速度點乘運(yùn)動方程4.16式，即得機(jī)械能方程4.2.4自然對流的非等溫運(yùn)動方程：自然對流中，流體的運(yùn)動一般很慢，可假定此時系統(tǒng)的壓力梯度同流體不運(yùn)動是一樣的，即：4.3能量方程——能量平衡方程4.3.1流體能量衡算:4.3.2總能方程和內(nèi)能方程能量方程:考慮重

3、力勢能并且假定和時間無關(guān)的函數(shù)，可以推導(dǎo)出總能方程總能方程:令:g=Φ令:將內(nèi)能加動能方程減去動能方程，并應(yīng)用矢量微分運(yùn)算恒等式和張量恒等式，內(nèi)能方程:動能方程:相減得:4.3.3用溫度T表示的能量方程：略4.4狀態(tài)方程4.4.1通用微分方程組的封閉性從能量、動量和質(zhì)量守恒得出:連續(xù)方程、運(yùn)動方程（3個分量）、能量方程，按標(biāo)量形式計算有5個方程，但應(yīng)變量按標(biāo)量數(shù):ρ、p、T、v（3個分量）有6個變量，為使方程組封閉，還需要狀態(tài)方程：f(p，T，ρ）=0參數(shù):κ，μ，Cp、Cv狀態(tài)方程——幾種常見狀態(tài)方程不可壓縮流體:1水:2空氣:3理想氣體:或者多組分系統(tǒng)的通用微分方程組二元系連續(xù)方程

4、質(zhì)量濃度:ρ=constv=0摩爾濃度:c=const用傳遞性質(zhì)表示的多組分通量:速度梯度溫度梯度濃度梯度、壓力梯度、外力差速度通量牛頓定律能量通量傅立葉定律迪富爾效應(yīng)質(zhì)量通量索雷效應(yīng)菲克定律動量通量:熱量通量:質(zhì)量通量:第5章層流中的傳遞過程5.1等溫系統(tǒng)定態(tài)流動連續(xù)方程:直角坐標(biāo)系:柱坐標(biāo)系:運(yùn)動方程（納維-斯托克斯方程）:r分量:θ分量:Z分量:解得，剪切力:扭矩M:旋轉(zhuǎn)液體的表面形狀連續(xù)方程:0+0+0+0=0運(yùn)動方程（納維-斯托克斯方程）:解，由和邊界條件得到，非定流態(tài)連續(xù)方程:直接坐標(biāo)系:運(yùn)動方程:（納維-斯托克斯方程）:X分量:解得，邊界層厚度邊界層厚度δ定義:由，5.2

5、流函數(shù)法無旋流（勢流）必存在Φ:對vz=0，定義勢函數(shù)Φ:分量式:不可壓縮流體必存在Φ:對vz=0，定義流函數(shù)Ψ:柯西-黎曼方程定義復(fù)勢函數(shù):復(fù)速度:流函數(shù)和勢函數(shù)性質(zhì)（1）流函數(shù):流線（2）流線和等勢線相互垂直5.3非等溫系統(tǒng)通用方程(傳遞傳遞方程):能量方程的特殊形式牛頓流體的能量方程（含Cp）:一維超聲速流基本假設(shè)密度可變:忽略粘度（理想流體）忽略重力絕熱過程連續(xù)性方程:運(yùn)動方程:狀態(tài)方程:傳遞方程近似假設(shè)5.4邊界層理論普朗特邊界層1.兩個區(qū)域:邊界層和外部區(qū)（主流區(qū)）2.外部區(qū)流動符合歐拉方程，無旋流動3.邊界層:慣性項和粘性項數(shù)量級相同4.邊界層厚度δ:5.邊界層最大厚度:

6、6.邊界層厚度約定:與來留速度差1%7.邊界層內(nèi)速度沿法線變化遠(yuǎn)大于速度沿切線變化速度。8.邊界層內(nèi)外壓力不變9.速度邊界層、溫度邊界層、濃度邊界層連續(xù)方程:運(yùn)動方程:歐拉方程:5.5多組分系統(tǒng)定態(tài)擴(kuò)散（靜止氣體中的單向擴(kuò)散）合并，得邊界條件:平均濃度:非定態(tài)擴(kuò)散半無限壁靜止液相內(nèi)的擴(kuò)散和傳熱、動量傳遞比較動量:傳熱:傳質(zhì):參數(shù):第6章湍流中的傳遞過程6.1湍流的基本概念雷諾數(shù)層流層、過渡層、湍流層湍流流動的兩個基本物理特性:脈動和旋渦脈動1.脈動的隨機(jī)性2.脈動的主要參數(shù):v，p，T，cA（ρ除外）3.瞬時速度、時均速度和脈動速度1.湍流強(qiáng)度旋渦大旋渦和小旋渦的分布大旋渦和小旋渦粘性

7、耗散脈動頻率-旋渦大小-能量6.2湍流流動計算光滑管中定態(tài)湍流流動普朗特混合長其中無量綱化令適用范圍（最小值---過渡期外邊界層）:光滑管中定態(tài)湍流傳質(zhì)類比傳熱，得湍流核心區(qū)靠近壁面處，Dissler公式:6.3湍流計算的雙微分方程模型湍流計算的單方程模型湍流粘度脈動速度:湍流計算的雙方程模型第7章整體平衡法及其應(yīng)用整體平衡方程推導(dǎo)傳遞方程的方法:殼體平衡法:微元法:積分法:獲取傳遞方程的總量及平均直接法:積分法:對傳遞方程積分處理（主要是體積