第4章-流体流动守恒原理-讲义2-综合应用分解
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化工原理第三版(陈敏恒)上、下册课后思考题答案(精心整理版)第一章流体流动1、什么是连续性假定?质点的含义是什么?有什么条件?连续性假设:假定流体是由大量质点组成的,彼此间没有间隙,完全充满所占空间的连续介质。
质点指的是一个含有大量分子的流体微团,其尺寸远小于设备尺寸,但比分子自由程却要大得多。
2、描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状态;欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。
3、粘性的物理本质是什么?为什么温度上升,气体粘度上升,而液体粘度下降?粘性的物理本质是分子间的引力和分子的运动与碰撞。
通常气体的粘度随温度上升而增大,因为气体分子间距离较大,以分子的热运动为主,温度上升,热运动加剧,粘度上升。
液体的粘度随温度增加而减小,因为液体分子间距离较小,以分子间的引力为主,温度上升,分子间的引力下降,粘度下降。
4、静压强有什么特性?①静止流体中,任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力;②作用于某一点不同方向上的静压强在数值上是相等的;③压强各向传递。
7、为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好?由静力学方程可以导出,所以H增加,压差增加,拔风量大。
8、什么叫均匀分布?什么叫均匀流段?均匀分布指速度分布大小均匀;均匀流段指速度方向平行、无迁移加速度。
9、伯努利方程的应用条件有哪些?重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动,流体微元与其它微元或环境没有能量交换时,同一流线上的流体间能量的关系。
12、层流与湍流的本质区别是什么?区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性,即是否存在流体质点的脉动性。
13、雷诺数的物理意义是什么?物理意义是它表征了流动流体惯性力与粘性力之比。
14、何谓泊谡叶方程?其应用条件有哪些?应用条件:不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。
15、何谓水力光滑管?何谓完全湍流粗糙管?当壁面凸出物低于层流内层厚度,体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时,称为水力光滑管。
流体的能量守恒定律流体的能量守恒定律是流体力学中的基本原理之一,它描述了在流体运动过程中能量的守恒关系。
在本文中,我们将深入探讨流体的能量守恒定律及其在工程领域的应用。
一、能量守恒定律的基本原理能量守恒定律是基于质点系的动能和势能之和守恒的观念建立起来的,而在流体力学中,这是基于流体体积内的各个微小控制体上的能量守恒推导而来的。
根据能量守恒定律,流体在运动过程中的能量总量保持不变。
在流体中,能量可以以多种形式存在,主要包括动能、势能和内能。
动能指的是流体的运动所具有的能量,势能则是与流体位置有关的能量,而内能则是流体分子的热运动能量。
这三种能量在流体运动过程中相互转化,但总体的能量守恒。
基于流体的能量守恒定律,我们可以得到能量守恒的方程式,即质量流量和能量转移之间的关系。
这可以用以下方程表示:\[ \frac{{\partial \rho h}}{{\partial t}} + \nabla \cdot (\rho h\mathbf{{u}}) = \nabla \cdot (\rho \mathbf{{u}} u^2) + \nabla \cdot (\rho h\mathbf{{u}}) \]其中,\(\rho\) 表示流体的密度,\(h\) 表示特定能量,\(\mathbf{{u}}\) 表示流体的速度矢量。
这个方程描述了流体在运动中能量守恒的基本原理。
二、能量守恒定律的应用能量守恒定律在工程领域有着广泛的应用。
以下列举了几个常见的实际应用场景:1. 流体动力学在涉及到流体的传动和控制方面,能量守恒定律是理解和预测流体运动行为的基础。
例如,流体力学中的伯努利方程就是基于能量守恒原理推导而来的,该方程可以描述流体在不同位置和速度之间的能量转换情况。
2. 流体工程在流体工程中,能量守恒定律被广泛用于设计和分析各种流体系统,如水力发电厂、管道网络和风力涡轮机等。
通过应用能量守恒定律,工程师可以计算和优化流体系统中的能量转换效率,提高能源利用率。