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流体力学与传热学流体静力学:研究静止流体中压强分布规律及对固体接触面的作用问题流体动力学:研究运动流体中各运动参数变化规律，流体与固体作用面的相互作用力的问题传热学研究内容：研究热传导和热平衡规律的科学上篇：流体力学基础第一章流体及其主要力学性质第一节流体的概念一流体的概述⒈流体的概念：流体是液体和气体的统称⒉流体的特点:易流动性—在微小剪切力的作用下，都将连续不断的产生变形（区别于固体的特点）⑴液体：具有固定的体积；在容器中能够形成一定的自由表面；不可压缩性⑵气体;没有固定容积;总是充满所占容器的空间;可压缩性二连续介质的模型⒈连续介质的概念所谓连续介质即是将实际流体看成是一种假想的,由无限多流体质点所组成的稠密而无间隙的连续介质.而且这种连续介质仍然具有流体的一切基本力学性质.⒉连续介质模型意义所谓流体介质的连续性,不仅是指物质的连续不间断,也指一些物理性质的连续不间断性.即反映宏观流体的密度,流速,压力等物理量也必定是空间坐标的连续函数(可用连续函数解决流体力学问题）第二节流体的性质一密度—--表征流体质量性质⒈密度定义:单位体积内所具有的流体质量⑴对于均质流体:ρ=m/v式中ρ-流体的密度（㎏/m 3）m-流体的质量（㎏）v —流体的体积（m 3)⑵对于非均质流体:ρ=⒉比体积（比容)：单位质量流体所具有的体积（热力学和气体动力学概念）⑴对于均质流体：v=V/m=1/ρ（m 3/㎏)3．液体的密度在一般情况下，可视为不随温度或压强而变化；但气体的密度则随温度和压强可发生很大的变化。
二流体的压缩性和膨胀性dv dm v m v =∆∆→∆0lim㈠压缩性⒈定义:当温度不变时，随作用在流体上的压力增大被所产生的流体体积减小,称为流体的压缩性。
⒉压缩性的大小表示⑴流体压缩系数κT -—等温压缩率当温度不变时,由压强变化所引起的流体体积的相对变化量。
即式中K T —体积压缩系数(P a -1）∆V —压缩前后流体体积改变量（m 3）V —流体原有体积（m 3）∆P —压强的变化量(P a ）⑵体积弹性系数(弹性模量)E-—单位形变所需压力dPdV V P V V P V V K T 1lim 1/lim 00-=∆∆-=∆∆=→∆P →∆P（P a )☆一般情况下,液体可看作不可压缩流体。
1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递，也就是将边界层的（热传导）和边界层外的（对流传热）合并考虑，并命名为给热。
2、在工程计算中，对两侧温度分别为 t1,t2 的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。
平均导热系数的两种表示方法是或。
答案；λ =3、图 3-2 表示固定管板式换热器的两块管板。
由图可知，此换热器为或。
体的走向为管程，管程流1 1 4 22 33 5图 3-2 3-18 附图答案：4；2 → 4 → 1 → 5 → 3；3 → 5 → 1 → 4 → 2 4、4.黑体的表面温度从 300℃升至 600℃，其辐射能力增大到原来的（5.39）倍. 答案: 5.39 分析: 斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的 4 次方成正比,? 600 + 273 ? 摄氏温度,即 ? ? =5.39。
? 300 + 273 ?5、 3-24 用 0.1Mpa 的饱和水蒸气在套管换热器中加热空气。
空气走管内， 20℃升至 60℃，由则管内壁的温度约为（100℃）6、热油和水在一套管换热器中换热，水由 20℃升至 75℃。
若冷流体为最小值流体，传热效率 0.65，则油的入口温度为 (104℃)。
7、因次分析法基础是 (因次的一致性)，又称因次的和谐性。
8、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的(剪应力)9、如果管内流体流量增大 1 倍以后，仍处于滞流状态，则流动阻力增大到原来的(2 倍)10、在滞流区，若总流量不变，规格相同的两根管子串联时的压降为并联时4 倍。
11、流体沿壁面流动时，在边界层内垂直于流动方向上存在着显著的（速度梯度），即使（粘度）很小，（内摩擦应力）仍然很大，不容忽视。
12、雷诺数的物理意义实际上就是与阻力有关的两个作用力的比值，即流体流动时的（惯性力）与（粘性力）之比。
13、滞流与湍流的本质区别是（滞流无径向运动，湍流有径向运动）二、问答题：问答题： 1、工业上常使用饱和蒸汽做为加热介质而不用过热蒸汽，为什么？答：使用饱和蒸汽做为加热介质的方法在工业上已得到广泛的应用。
第三部分流体⼒学、传热学知识第三部分—流体⼒学、传热学知识⼀、单项选择题1、在⽔⼒学中，单位质量⼒是指（C）□A.单位⾯积液体受到的质量⼒；□B.单位体积液体受到的质量⼒；□C.单位质量液体受到的质量⼒；□D.单位重量液体受到的质量⼒。
2、液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为( B ) □A.1 kN/m2 □B.2 kN/m2 □C.5 kN/m2 □D.10 kN/m23、有压管道的管径d与管流⽔⼒半径的⽐值d /R=（B）□A.8 □B.4 □C.2 □D.1 4、已知液体流动的沿程⽔⼒摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于( C )□A.层流区□B.紊流光滑区□C.紊流过渡粗糙区□D.紊流粗糙区5、现有以下⼏种措施：①对燃烧煤时产⽣的尾⽓进⾏除硫处理；②少⽤原煤做燃料；③燃煤时⿎⼊⾜量空⽓；④开发清洁能源。
其中能减少酸⾬产⽣的措施是（C）□A.①②③□B.②③④□C.①②④□D.①③④6、“能源分类相关图”如下图所⽰，下列四组能源选项中，全部符合图中阴影部分的能源是（C）□A.煤炭、⽯油、潮汐能□B.⽔能、⽣物能、天然⽓□C.太阳能、风能、沼⽓□D.地热能、海洋能、核能7、热量传递的⽅式是什么？（D）□A.导热□B.对流□C.热辐射□D.以上三项都是8、流体运动的连续性⽅程是根据（C）原理导出的？□A.动量守恒□B.质量守恒□C.能量守恒□D.⼒的平衡9、当控制阀的开⼝⼀定，阀的进、出⼝压⼒差Δp（B）□A.增加□B.减少□C.基本不变□D.⽆法判断10、热流密度q与热流量的关系为（以下式⼦A为传热⾯积，λ为导热系数，h为对流传热系数）（B）□A.q＝φA □B.q＝φ/A □C.q=λφ□D.q＝hφ11、如果在⽔冷壁的管⼦⾥结了⼀层⽔垢，其他条件不变，管壁温度与⽆⽔垢时相⽐将( B )□A.不变□B.提⾼□C.降低□D.随机改变12、在传热过程中，系统传热量与下列哪⼀个参数成反⽐? ( D )□A.传热⾯积□B.流体温差□C.传热系数□D.传热热阻13、下列哪个不是增强传热的有效措施？（D）□A.波纹管□B.逆流□C.板翅式换热器□D.在对流传热系数较⼤侧安装肋⽚14、临界热绝缘直径是指：（A )□A.管道热损失最⼤时的热绝缘直径；□B.管道热损失最⼩时的热绝缘直径；□C.管道完全没有热损失时的热绝缘直径；□D.管道热阻最⼤时的热绝缘直径。
第一章导论1.传热学：传热学是研究由温差引起的热量传递规律的科学。
2.流体力学:流体力学是研究流体的平衡与运动规律的科学。
速度分布，压强分布，能量损失及流体与固体的相互作用。
3.热量传递的三种基本方式：导热，对流，热辐射。
4.导热:物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为导热或者热传导。
5.气液固导热机理：在气体中，导热是气体分子不规则热运动时相互碰撞的结果，气体温度升高，不同能量水平的分子相互碰撞使热量由高温传到低温；导电固体中，通过自由电子相互碰撞传递热量；不导电固体中通过晶格结构的振动，即原子，分子在其平衡位置的振动实现的；液体的导热机理兼有气体和非导电固体的特性。
6.傅里叶定律：导热热流Q的大小取决于物体中沿导热热量传递方向上的温度变化率的大小，热量通过的物体面积与表征材料导热能力的物性参数，热导率。
7.导热问题分类：温度场中的温度是否随时间发生变化分为稳态导热和非稳态导热。
8.对流：是指由于流体的宏观流动，各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。
9.牛顿冷却公式：10.影响表面传热系数h的因素：流体的物性，密度，比热容，热导率，粘性系数等，换热表面的形状大小，流动速度与形态等。
11.辐射换热：物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。
特点：动态平衡，热平衡时，辐射换热量为0但是辐射与吸收过程仍在继续。
方向性，可在真空中进行，且最有效。
辐射时能量形式发生改变。
任何物体温度高于0K就会不停的发出热辐射。
12.黑体:能吸收投入到其表面上的所有热辐射能的物体。
13.四次方定律：14.流体:气体与液体合称为流体。
15.相变：物质三态在一定条件下会发生相互转化，例如，当温度改变时，分子热运动足以破坏某种特定相互作用形成的秩序时，物质的宏观状态就可能发生突变，形成另一种聚态，称为相变。
特征体积变化产生潜热。
16.流体的连续介质假设：连续介质模型认为物质连续的无间隙的分布于物质所占有的整个空间，流体宏观物理量是空间点和时间的连续函数。
多相流的流体力学与传热问题研究随着科学技术的不断发展，多相流的流体力学与传热问题的研究日益重要。
多相流是指在同一空间内流动的两种或两种以上的物质，如气体、液体、固体等，这些物质之间既可能相互分离，也可能发生相互作用。
多相流动现象广泛存在于自然界和工业生产中，并且共同影响着物理过程的性质和特征。
多相流体的流体力学与传热问题研究的探究深入，有助于提高各种工业过程的效率和安全性。
一、多相流流体力学的基本概念多相流体的流体力学是研究不同物质之间的相互作用和流动规律，描述了多种物质之间的各种相互影响，这种相互作用和流动规律可以通过复杂的数学模型进行描述。
多相流体流动的基本概念可归纳为：1. 相分离：各种物质之间的分离和联合作用，包括气体、液体、固体等；2. 流动及变形：沿着流体流动路线的运动，并伴随着变形，例如液滴、气泡等；3. 相互作用：流体之间相互作用的行为，如表面张力、电荷效应等；4. 界面传递：相邻相之间的物质传递现象，如气体在液体中的溶解，气泡在液体中的传递等。
二、多相流传热问题研究的现状多相流传热问题研究主要是研究多相流动中物质热传递的特征和规律，对于众多的多相流领域具有重要的意义。
多相流体的热传递是由多种机制组合成的。
这些机制包括：1. 热传导：热通过固体或液体物质传导的现象；2. 对流传热：热通过流体流动被传递的现象；3. 强化传热：由于多相流情况下，相互作用与相互传递促进的传热机制。
多种重要的多相流传热问题已经引起了工业界和学术界的广泛关注，例如油气输送、制冷空调、核反应堆等，而研究表面润湿、物质传递和相变等问题也是多重要的问题。
三、多相流体的建模方法为了研究多相流体的流体力学与传热问题，需要基于理论模型进行研究和解析。
根据实际情况，可以采用以下几种多相流体的建模方法：1. 直接数值模拟法：它是通过精确求解微分方程或差分方程来实现的。
在多相流领域中，几乎所有的直接数值模拟都是基于计算流体力学（CFD）方法。
流体力学中的流动与传热耦合引言流体力学是研究流体运动规律的科学，而传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
在许多实际应用中，流体力学和传热是密切关联的，两者之间存在着耦合关系。
本文将探讨流体力学中流动与传热的耦合问题，包括热传递的基本原理、耦合方程的建立以及数值模拟方法。
热传递的基本原理热传递是指热能从高温区域传递到低温区域的过程，其基本原理可归纳为三种传热方式：导热、对流和辐射。
导热导热是指热能通过物质内部的分子传递的过程。
根据傅里叶热传导定律，导热速率正比于温度梯度。
在流体力学中，热传导的数学模型可以表示为：$$ \\mathbf{q} = -k\\cdot \ abla T $$其中，$\\mathbf{q}$为热流密度，k为热导率，ablaT为温度梯度。
这个方程描述了流体中的热传导过程。
对流对流是指热能通过流体的流动传递的过程。
对流传热由于流体的运动而产生。
在流体力学中，对流传热的数学模型可以表示为：$$ \\mathbf{q} = h\\cdot (T-T_f) $$其中，$\\mathbf{q}$为热流密度，ℎ为对流换热系数，T为物体表面的温度，T f为流体的温度。
这个方程描述了流体中的对流传热过程。
辐射辐射是指热能通过电磁波的辐射传递的过程。
辐射传热不需要介质的存在，可以在真空中传递。
在流体力学中，辐射传热的数学模型可以表示为：$$ \\mathbf{q} = \\sigma\\cdot\\epsilon\\cdot (T^4-T_f^4) $$其中，$\\mathbf{q}$为热流密度，$\\sigma$为斯特藩-玻尔兹曼常数，$\\epsilon$为辐射率，T为物体表面的温度，T f为流体的温度。
这个方程描述了流体中的辐射传热过程。
耦合方程的建立在流体力学中，流动和传热是密切关联的，两者之间存在耦合关系。
当流体中存在温度梯度时，热量会通过流动而传递。
同样地，当流体中存在流动时，流体颗粒之间的热量也会通过对流传递。
