冶金传输原理复习大纲第一篇动量传输动量传输的研究对象：流体。

研究内容：流体的运动和平衡规律。

一基本概念1．流体：流体是一种受任何微小剪切应力作用能持续变形的一种物质2．流体的粘性：流体内部各流体微团之间发生相对运动时，流体内部会产生摩擦力（即粘性力）的性质。

（与固体外表面接触时）或流体在流动或变形时，其本身所具有的阻碍流动或变形的性质；流体的粘度：衡量流体粘性大小的物理量;可压缩性：流体的体积随压力变化而变化的属性称为流体的压缩性；不可压缩性：当流体的压缩性对所研究的流动影响不大，可忽略不计时，这种流体称为不可压缩流体，反之称为可压缩流体。

3．理想流体: 粘性为0的流体（实际并不真正存在）实际流体: 具有粘性的流体4．流体压强及表示方法（绝对压强，表压）压强：垂直作用于单位面积流体上的压力，称为压强。

压强表示方法：一个标准大气压的精确值为101.325Pa，它是指一个标准大气压比绝对零压高101.325Pa。

绝对压强：凡是用绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。

表压：一般测压仪都是测定相对压强，故相对压强又称为表压强。

5．作用于流体上的力：表面力，体积力（质量力）A 表面力如法向力（压力），切向力（粘性力）表面力的大小与其表面积的大小呈正比，是作用在表面上的力。

B体积力（质量力）如重力、惯性力、电磁力等质量力的大小与其质量的大小呈正比，它可以远距离作用在流体内部的每一个质点上。

故称远程力。

6．流体流动的起因及分类：自然流动：无外力作用，由于流体本身的性质导致的流动。

(河水，风…）强制流动：在外力作用下产生的流体的流动。

（自来水管，水泵…）7．速度场、速度梯度、边界层，稳态流动及非稳态流动速度场：速度在空间和时间上的分布状态。

速度梯度：垂直于流体运动方向的速度变化率，或称速度梯度。

边界层：受固体壁面的影响速度急骤变化的区域0≤y≤δ(x)为边界层稳态流动：在流体的任何空间点处，流体的速度即其他物理量均不随时间而改变，仅与这些点的空间位置有关，即u = f（x，y，z）…∂u/∂τ= 0…非稳态流动：在流体的任何空间点处，流体的速度和其他物理量只要有一项随时间而改变，这是运动要素就不仅与这些点的空间位置有关，而且与时间有关，即u = f（x，y，z，τ）…∂u/∂τ≠0…8．动量通量的概念及计算公式动量通量：单位时间通过单位面积的动量量，称为动量通量。

动量通量=mu/(t.A)即：粘性流体流动时，单位时间通过单位面积流体所传输的动量。

①对流动量通量：由于流体流动引起的动量传输，即前述定义式；其传输方向与流体流动方向一致。

∵ m= ρuAt∴动量通量=mu/(t·A) =ρu2②粘性动量通量:根据定义，动量通量=mu/(t·A )= ma/A = F/A =τ 根据牛顿粘性定律：dy du A F xμτ±== 对于不可压缩流体，粘性动量通量可表示为：dy u d x )(ρντ-=即：速度不等的流层之间，作用在单位接触面积上的粘性力τ，相应地就是接触面积上的粘性动量通量。

式中“-”号表示，动量通量的方向与速度梯度的方向相反，即动量是从高速到低速的方向传输的。

粘性力与粘性动量通量的区别： 大小相等，方向垂直。

粘性力的方向对快流层与速度的方向相反，对慢流层与速度的方向相同；粘性动量通量的方向与动量梯度（或速度梯度）的方向平行而相反，即动量是由高速流层向低速流层方向传输。

粘性动量通量是流体粘性所形成的动量传输。

粘性力→各流层之间 带动力（对慢流层）或制动力（对快流层）。

由于流层的速度不等→动量不等，快流层带动慢流层，前者将动量传给后者—实质是动量的传递过程。

注意！！：牛顿粘性定律的适用范围：层流流动的流体。

9. 什么是流体的密度、比容？如何计算混合流体的平均密度、比容？ 流体密度：单位体积流体所具有的质量称为流体密度。

用e 表示比容：是指单位质量流体所具有的体积。

用ν 表示ρν1=混合流体平均密度：(1) 液体流体一般认为混合前后体积不变，平均密度的计算式为：∑=++=i i b b a a m x x x ρρρρ (1)(2) 气体流体混合前后质量不变，平均密度的计算式为：i i B B A A m x x x ∑=⋅⋅⋅⋅⋅⋅++=ρρρρ 式中：xa ，xb….…为混合物中各物质的质量分数；xA ，xB….…为混合物中各物质的体积分数10. 流体在流动中的阻力损失及减少阻力损失的措施。

阻力损失：∑hf ＝h1+hfh1 — 局部阻力损失hf — 直管摩擦阻力（沿程阻力）损失减少流体阻力的方法包括（P57）：(1) 在不影响管路布置的情况下，尽可能缩短管路长度。

(2) 管道中尽可能减少管件和阀件；截面的变化尽可能采用逐渐增加或减少的方式。

(3) 适当放大管径，降低流速。

(4) 尽量选择光滑管道（莫迪图）。

11. 流体的流动型态及其影响因素。

流动型态：层流流动与湍流流动层流: 质点作有规则的流动,运动中质点之间互不混杂,互不干扰。

湍流: 质点运动非常混乱.结论: 存在下临界速度uc 和上临界速度uc'，当u > uc ，流动由层流→湍流； 当 u< uc' ，流动由湍流→层流。

影响因素：雷诺试验中，除流速外，流体密度、粘度及管径都会影响流动型态，固以一包含各因素无因次数群判断流动状态，即著名的雷诺数： Re=ρud/μ 或 Re = ud/υ过渡区: uc<u<uc ′， 可能为层流或湍流，但都不稳定。

对光滑圆管，Re < 2300，层流； Re > 4000，湍流。

12. 射流的定义及分类。

射流：当流体由喷嘴喷射到一个足够大的空间时，流股由于脱离了原限制环境，而在空间中继续流动扩散，这种流动叫射流。

分类：自由射流 半限制射流 限制射流13. 自由射流的基本特点。

（图）沿射流方向可将射流分为两段：初始段和主段初始段：即射流中心速度仍为初始速度的区段，长度大约是喷管直径的6倍。

（即射流核心区和射流边界层）主段：即中心速度逐渐减小的区域（射流边界层区）转折截面：由始段向主段转变的截面。

其特点是只有中心一点的速度为初始速度。

射流核心区：保持速度为初始速度的区域射流极点：射流外边界线逆流向延长线的交点。

• 初始段的射流的结构沿径向可分为外边界、内边界、射流边界层。

• 外边界：射流流股与环境介质之间的界面。

界面上的气体分子具有运动的趋势，速度为零。

• 内边界：指喷出的气体的速度仍为喷出速度u0的的气体与已在运动着的、速度小于u0的气体的分界面。

• 射流边界层：内边界和外边界之间的区域。

射流边界层是向两边扩展；一是向外扩展，引射更多的静止气体进入边界层；一是向内扩展，与保持速度为初始速度的区域（射流核心区）进行动量和质量的交换，使该区逐渐的减小。

14. 半限制射流的附壁效应柯安达(Coanda)效应（附壁效应）：流体遇到不对称边界条件时偏向固体一侧流动的现象15. 拉瓦尔管的结构及应用16. 马赫数二 基本原理1 温度和压力对流体密度的影响（尤其气体）2 流体流动的型态与雷诺数的关系雷诺数：Re =ρud /μ 或 Re = ud /υ对光滑圆管，Re < 2300，层流； Re > 4000，湍流。

过渡区: 可能为层流或湍流，但都不稳定。

3 获得超音速流动的条件及压缩性气体流出的特点4 牛顿粘性定律 : A dy du F x μ=①牛顿粘性定律的表达式为：式中： F —不同流速的流层间的粘性力，N ；A —不同流速的流层间的接触面积，m2；μ— 流体的动力粘性系数或动力粘度，Pa·s (N·s/ m2 )； — 流向（x ）法线方向（y ）上的速度梯度1/s②单位面积上的粘性力称为粘性剪切应力或切应力dy du A F x μτ==5 流体的连续性方程6 伯努利方程及其应用。

7 自由射流的动量守恒P69: (7.1a))第二篇 热量传输研究对象：热量传输是研究由于“ 温度差异” 所引起的能量的传递过程。

“ 温度差” 是引起热量传递的根本原因。

一 基本概念1．温度场，温度梯度，等温面、等温线物体温度随空间坐标的分布和随时间的变化规律叫温度场。

等温面沿法向方向的方向导数叫温度梯度。

（温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率）在温度场中的某一瞬间，所有温度相同的各点组成的一个空间曲面叫等温面。

在该面上，各点都具有同一个温度值任意一平面与等温面相交的交线叫等温线,或定义为:在温度场中某一瞬间,所有温度相同的点组成的一条空间曲线叫等温线。

2．热量传输的基本方式、原理及特点。

热量的传输有三种基本方式，即导热，对流传热和辐射传热。

一、热量传输的基本方式1 导热: 温度不同的物质由于直接接触， 没有物质的相对宏观运动时发生的热量传输现象。

其实质是由于微观质点的热运动。

导热只发生在温度分布不均匀的物体内部， 或彼此接触的温度不同的两种物体的接触面之间。

2 对流传热: 指流体中各部分间发生相对位移而引起的热传递现象。

对流传热是指流体中各部分间发生相对位移而引起的热传递现象，即不同温度的各部分发生相互对流，掺混。

3 辐射传热: 物质靠电磁波的发射与吸收来进行能量传递的过程.前两种传热方式都需要物体的直接接触，才能实现热量的传递，而辐射传热则无须物体的接触。

3．稳态及非稳态的概念及特点。

• 如果温度仅是坐标的函数而与时间无关，则此温度场为稳态温度场，即空间各点的温度将不随时间的变化而变化。

仅是位置的函数。

发生在稳态温度场内的传热叫稳态传热，发生在非稳态温度场中的传热即为非稳态传热。

4．导热系数、热量传输系数的定义及影响因素 导热系数λ： 据傅立叶定律： W/(m·℃)其物理意义是：沿热流方向的单位长度上，温度降低1℃时通过单位面积的导热量。

λ反映了物质导热能力的大小，是材料的一种宏观的物理性质， 越大，该物质的导热能力就愈强. 导热系数的数值取决于物质的种类和温度，对于同一种物质还与其化学纯度、物理状态、以及结构等方面有关。

一般来说, 固体金属的导热系数为最大，其次为液体、气体。

即金属—液体—非金属—气体。

2 热量传输系数α (热扩散率，热扩散系数)： a 的定义： m2/s a 的物理意义：其大小说明了物体内部的温度趋 于均匀一致的能力的大小。

从其定义式来看，分子λ表 明了物质的导热能力的大小，分母ρC 则表0t τ∂=∂c m w 0⋅=λC a ρλ=示了 1m3 的物质温度每升高一度所需吸收的热量，即蓄热能力的小。

a 值越大，说明物质内部热量的传输速率越大。

在相同的外部条件下，物体内部出现的温差就越小。

亦即各部分的温度越易趋于均匀一致。