流体力学多相流自学作业复习进程.docx

流体力学复习大纲第1章流体及其主要物理性质一、概念1、什么是流体？什么是连续介质模型？连续介质模型的适用条件；2、流体粘性的定义；动力粘性系数、运动粘性系数的定义、公式；理想流体的定义及数学表达；牛顿内摩擦定律（两个表达式及其物理意义）；粘性产生的机理，粘性、粘性系数同温度的关系；牛顿流体的定义；3、可压缩性的定义；体积弹性模量的定义、物理意义及公式；气体等温过程、等熵过程的体积弹性模量；不可压缩流体的定义及体积弹性模量；4、作用在流体上的两种力。

二、计算1、牛顿内摩擦定律的应用－间隙很小的无限大平板或圆筒之间的流动。

第2章流体静力学一、概念1、流体静压强的特点；理想流体压强的特点（无论运动还是静止）；2、静止流体平衡微分方程，物理意义及重力场下的简化；3、不可压缩流体静压强分布（公式、物理意义），帕斯卡原理；4、绝对压强、计示压强、真空压强的定义及相互之间的关系；5、各种U型管测压计的优缺点；6、作用在平面上的静压力（公式、物理意义）。

二、计算1、U型管测压计的计算；2、绝对压强、计示压强及真空压强的换算；3、平壁面上静压力大小的计算。

第3章流体运动概述一、概念1、描述流体运动的两种方法（着眼点、数学描述、拉格朗日及欧拉变数）；2、流场的概念，定常场、非定常场、均匀场、非均匀场的概念及数学描述；3、一元、二元、三元流动的概念；4、物质导数的概念及公式：物质导数（质点导数）、局部导数（当地导数）、对流导数（迁移导数、位变导数）的物理意义、数学描述；流体质点加速度、不可压缩流体、均质不可压缩流体的数学描述；5、流线、迹线、染色线的定义、特点和区别，流线方程、迹线方程，什么时候三线重合；流管的概念；6、线变形的概念：相对伸长率、相对体积膨胀率公式，不可压缩流体的相对体积膨胀率应为什么？旋转的概念：旋转角速度公式，什么样的流动是无旋的？角变形率公式。

7、微分形式连续方程的适用条件、物理意义、公式及各种简化形式。

流体⼒学及流体机械复习习题及答案第⼀部分：流体⼒学1.⼒按物理性质的不同分类：重⼒、摩擦⼒、惯性⼒、弹性⼒、表⾯张⼒等。

2. ⼒按作⽤⽅式分：质量⼒和⾯积⼒。

3 质量⼒是指作⽤于隔离体内每⼀流体质点上的⼒，它的⼤⼩与质量成正⽐4 最常见的质量⼒有：重⼒、惯性⼒。

5 ⽐较重⼒场（质量⼒只有重⼒）中，⽔和⽔银所受的单位质量⼒f⽔和f⽔银的⼤⼩？A. f⽔f⽔银；B. f⽔=f⽔银； D、不⼀定。

6 试问⾃由落体和加速度a向x⽅向运动状态下的液体所受的单位质量⼒⼤⼩（f X. f Y. f Z）分别为多少？⾃由落体：X＝Y=0,Z=0。

加速运动：X=-a,Y=0,Z=-g。

7.静⽌的流体受到哪⼏种⼒的作⽤？理想流体受到哪⼏种⼒的作⽤？重⼒与压应⼒，⽆法承受剪切⼒。

重⼒与压应⼒，因为⽆粘性，故⽆剪切⼒8判断：在弯曲断⾯上，理想流体动压强呈静压强分布特征。

对错9 如图所⽰的密闭容器中，液⾯压强p0＝9.8kPa，A点压强为49kPa，则B点压强为39.2kPa ,在液⾯下的深度为3m 。

10．露天⽔池⽔深5m处的相对压强为：A. 5kPa；B. 49kPa；C. 147kPa；D. 205kPa。

重⼒作⽤下静⽔压强的分布规律，如图2-9所⽰。

图2-911. 仅受重⼒作⽤处于静⽌状态的流体中，任意点对同⼀基准⾯的单位势能为⼀常数，即各点测压管⽔头相等，位头增⾼，压头减⼩。

12. 在均质连通的液体中，⽔平⾯必然是等压⾯13：仅在重⼒作⽤下,静⽌液体中任意⼀点对同⼀基准⾯的单位势能为_b__ A. 随深度增加⽽增加； C. 随深度增加⽽减少； B. 常数； D. 不确定。

14：试问图⽰中A、 B、 C、 D点的测压管⾼度，测压管⽔头。

（D点闸门关闭，以D点所在的⽔平⾯为基准⾯）A:测压管⾼度，测压管⽔头B:测压管⾼度，测压管⽔头C:测压管⾼度，测压管⽔头D:测压管⾼度，测压管⽔头A:0m，6m B:2m，6m C:3m，6m D:6m，6m15：如图2-10所⽰，，下述两个静⼒学⽅程哪个正确？图2-1016.求淡⽔⾃由表⾯下2m 深处的绝对压强和相对压强。

流体力学复习资料流体力学是研究流体（包括液体和气体）的平衡和运动规律的学科。

它在工程、物理学、气象学、海洋学等众多领域都有着广泛的应用。

以下是为大家整理的流体力学复习资料，希望能对大家的学习有所帮助。

一、流体的物理性质1、流体的密度和比容密度（ρ）是指单位体积流体的质量，公式为：ρ ＝ m ／ V 。

比容（ν）则是密度的倒数，即单位质量流体所占的体积，ν ＝ 1／ρ 。

2、流体的压缩性和膨胀性压缩性表示流体在压力作用下体积缩小的性质，通常用体积压缩系数β来衡量，β ＝（1 ／ V）×（dV ／ dp）。

膨胀性是指流体在温度升高时体积增大的特性，用体积膨胀系数α来描述，α ＝（1 ／ V）×（dV ／ dT）。

3、流体的粘性粘性是流体抵抗剪切变形的一种属性。

牛顿内摩擦定律：τ ＝μ×（du ／ dy），其中τ为切应力，μ为动力粘度，du ／ dy 为速度梯度。

二、流体静力学1、静压强的特性静压强的方向总是垂直于作用面，并指向作用面内。

静止流体中任意一点处各个方向的静压强大小相等。

2、静压强的分布规律对于重力作用下的静止液体，其静压强分布公式为：p ＝ p0 ＋ρgh ，其中 p0 为液面压强，h 为液体中某点的深度。

3、压力的表示方法绝对压力：以绝对真空为基准度量的压力。

相对压力：以大气压为基准度量的压力，包括表压力和真空度。

三、流体动力学基础1、流体运动的描述方法拉格朗日法：跟踪流体质点的运动轨迹来描述流体的运动。

欧拉法：通过研究空间固定点上流体的运动参数随时间的变化来描述流体的运动。

2、流线和迹线流线是在某一瞬时，在流场中所作的一条曲线，在该曲线上各点的速度矢量都与该曲线相切。

迹线是流体质点在一段时间内的运动轨迹。

3、连续性方程对于定常流动，质量守恒定律表现为连续性方程：ρ1v1A1 ＝ρ2v2A2 。

4、伯努利方程理想流体在重力作用下作定常流动时，沿流线有：p ／ρ ＋ gz ＋（1 ／ 2）v²＝常量。

流体⼒学多相流⾃学课后复习多相流及其应⽤1.两相与多相流的定义与分类在物理学中物质有固、液、⽓和等离⼦四态或四相。

单相物质的流动称为单相流，两种混合均匀的⽓体或液体的流动也属于单相流。

同时存在两种及两种以上相态的物质混合体的流动就是两相或多相流。

在多相流动⼒学中，所谓的相不仅按物质的状态，⽽且按化学组成、尺⼨和形状等来区分，即不同的化学组成、不同尺⼨和不同形状的物质都可能归属不同的相。

在两相流研究中，把物质分为连续介质和离散介质。

⽓体和液体属于连续介质，也称连续相或流体相。

固体颗粒、液滴和⽓泡属于离散介质，也称分散相或颗粒相。

流体相和颗粒相组成的流动叫做两相流动。

⾃然界和⼯业过程中常见的两相及多相流主要有如下⼏种，其中以两相流最为普遍。

(1) ⽓液两相流⽓体和液体物质混合在⼀起共同流动称为⽓液两相流。

它⼜可以分单组分⼯质如⽔—⽔蒸⽓的汽液两相流和双组分⼯质如空⽓—⽔⽓液两相流两类，前者汽、液两相都具有相同的化学成分，后者则是两相各具有不同的化学成分。

单组分的汽液两相流在流动时根据压⼒和温度的变化会发⽣相变。

双组分⽓液两相流则⼀般在流动中不会发⽣相变。

⾃然界中如下⾬时的风⾬交加，湖⾯和海⾯上带雾的上升⽓流、⼭区⼤⽓中的云遮雾罩。

⽣活中沸腾的⽔壶中的循环，啤酒及汽⽔等夹带着⽓泡从瓶中注⼈杯⼦的流动等都属于⽓液两相流。

现代⼯业设备中⼴泛应⽤着⽓液两相流与传热的原理和技术，如锅炉、核反应堆蒸汽发⽣器等汽化装置，⽯油、天然⽓的管道输送，⼤量传热传质与化学反应⼯程设备中的各种蒸发器、冷凝器、反应器、蒸馏塔、汽提塔，各式⽓液混合器、⽓液分离器和热交换器等，都⼴泛存在⽓液两相流与传热现象。

(2) ⽓固两相流⽓体和固体颗粒混合在⼀起共同流动称为⽓固两相流。

空⽓中夹带灰粒与尘⼟、沙漠风沙、飞雪、冰雹，在动⼒、能源、冶⾦、建材、粮⾷加⼯和化⼯⼯业中⼴泛应⽤的⽓⼒输送、⽓流千燥、煤粉燃烧、⽯油的催化裂化、矿物的流态化焙烧、⽓⼒浮选、流态化等过程或技术，都是⽓固两相流的具体实例。

流体力学复习资料第一章绪论1-2、连续介质的概念：流体占据空间的所有各点由连续分布的介质点组成。

流体质点具有以下四层含义：1、流体质点的宏观尺寸很小很小。

2、流体质点的微观尺寸足够大。

3、流体质点是包含有足够多分子在的一个物理实体，因而在任何时刻都应该具有一定的宏观物理量。

4、流体质点的形状可以任意划定，因而质点和质点之间可以完全没有空隙。

1-5、流动性：液体与固体不同之处在于各个质点之间的聚力极小，易于流动，不能自由地保持固定的形状，只能随着容器形状而变化，这个特性叫做流动性。

惯性：物体反抗外力作用而维持其原有状态的性质。

黏性：指发生相对运动时流体部呈现摩擦力而阻止发生剪切变形的一种特性，是流体的固有属性。

摩擦力或黏滞力：由于流体变形（或不同层的相对运动），而引起的流体质点间的反向作用力。

F ：摩擦力；=du F A dyμ±。

τ：单位面积上的摩擦力或切应力（N/m 2）；==F du A dy τμ±。

A ：流体的接触面积（m 2）。

μ：与流体性质有关的比例系数，称为动力黏性系数，或称动力黏度。

du dy：速度梯度，即速度在垂直于该方向上的变化率（1s -）。

黏度：分为动力黏度、运动黏度和相对粘度。

恩氏黏度：试验液体在某一温度下，在自重作用下从直径2.8mm 的测定管中流出200cm 3所需的时间T1与在20℃时流出相同体积蒸馏水所需时间T2之比。

1t 2T E T =。

牛顿流体：服从牛顿摩擦定律的流体（水、大部分轻油、气体等）温度、压力对黏性系数的影响？温度升高时液体的黏度降低，流动性增加；气体则相反，温度升高时，它的黏度增加。

这是因为液体的黏度主要是由分子间的聚力造成的。

压力不是特别高时，压力对动力黏度的影响很小，并且与压力的变化基本是线性关系，当压力急剧升高，黏性就急剧增加。

对于可压缩流体来说，运动黏度与压力是密切相关的。

在考虑到压缩性时，更多的是动力黏度而不用运动粘度。

多相流及其运用1.两相与多相流的界说与分类在物理学中物资有固.液.气和等离子四态或四相.单相物资的流淌称为单相流,两种混杂平均的气体或液体的流淌也属于单相流.同时消失两种及两种以上相态的物资混杂体的流淌就是两相或多相流.在多相流淌力学中,所谓的相不但按物资的状况,并且按化学构成.尺寸和外形等来区分,即不合的化学构成.不合尺寸和不合外形的物资都可能归属不合的相.在两相流研讨中,把物资分为持续介质和离散介质.气体和液体属于持续介质,也称持续相或流体相.固体颗粒.液滴和蔼泡属于离散介质,也称疏散相或颗粒相.流体相和颗粒相构成的流淌叫做两相流淌.天然界和工业进程中罕有的两相及多相流重要有如下几种,个中以两相流最为广泛.(1)气液两相流气体和液体物资混杂在一路配合流淌称为气液两相流.它又可以分单组分工质如水—水蒸气的汽液两相流和双组分工质如空气—水气液两相流两类,前者汽.液两相都具有雷同的化学成分,后者则是两相各具有不合的化学成分.单组分的汽液两相流在流淌时依据压力和温度的变更会产生相变.双组分气液两相流则一般在流淌中不会产生相变.天然界中如下雨时的风雨交加,湖面和海面上带雾的上升气流.山区大气中的云遮雾罩.生涯中沸腾的水壶中的轮回,啤酒及汽水等夹带着气泡从瓶中注人杯子的流淌等都属于气液两相流.现代工业装备中广泛运用着气液两相流与传热的道理和技巧,如汽锅.核反响堆蒸汽产生器等汽化妆置,石油.天然气的管道输送,大量传热传质与化学反响工程装备中的各类蒸发器.冷凝器.反响器.蒸馏塔.汽提塔,各式气液混杂器.气液分别器和热交流器等,都广泛消失气液两相流与传热现象.(2) 气固两相流气体和固体颗粒混杂在一路配合流淌称为气固两相流.空气中夹带灰粒与尘土.戈壁风沙.飞雪.冰雹,在动力.能源.冶金.建材.食粮加工和化工工业中广泛运用的力量输送.气流千燥.煤粉燃烧.石油的催化裂化.矿物的流态化焙烧.力量浮选.流态化等进程或技巧,都是气固两相流的具体实例.严厉地说,固体颗粒没有流淌性,不克不及作流体处理.但当流体中消失大量固体小粒子流时,假如流体的流淌速度足够大,这些固体粒子的特点与通俗流体相类似,即可以以为这些固体颗粒为拟流体,在恰当的前提下当作流体流淌来处理.在流体力学中,尽管流体分子间有间隙,但人们老是把流体看着是充满全部空间没有间隙的持续介质.因为两相流淌研讨的不是单个颗粒的活动特点,而是大量颗粒的统计平均特点.固然颗粒的数密度(单位混杂物体积中的颗粒数)比单位体积中流体分子数少得多,但当悬浮颗粒较多时,人们仍可假想离散分布于流体中颗粒是充满全部空间而没有间隙的流体.这就是经常运用的拟流体假设.(3) 液固两相流液体和固体颗粒混杂在一些配合流淌称液固两相流.天然界和工业中的典刑实例有夹带泥沙奔驰的江河海水,动力.化工,采矿.建筑等工业工程中广泛运用的水力输送,矿浆.纸浆.泥浆.胶桨等浆液流淌等.其它像火电厂汽锅的水力除渣管道中的水渣混杂物流淌,污水处理与排放中的污水管道流淌等.(4) 液液两相流两种互不相溶的液体混杂在一路的流淌称液液两相流.油田开采与地面集输.分别.排污中的油水两相流,化工进程中的乳浊液流淌.物资提纯和萃取进程中大量的液液混杂物流淌均是液液两相流的工程实例.(5) 气液液.气液固和液液固多相流气体.液体和固休颗粒混杂在一路的流淌称气液固三相流.气体与两种不克不及平均混杂.互不相溶的液体混杂物在一路的配合流淌称为气液液三相流;两种不克不及平均混杂.互不相溶的液体与固体颗粒混杂在一路的配合流淌称为液液固三相流.图1 两相流的规模2.两相流的研讨和处理办法与通俗流体动力学类似,研讨两相流问题的办法可以分为理论研讨和实验研讨两方面. 从理论剖析办法来看,仍然消失微不雅和宏不雅两种不雅点.微不雅剖析法就是从分子活动论动身,运用Boltzman(波尔兹曼)方程和统计平均概念及其理论,树立两相流中各相的根本守恒方程.宏不雅剖析法,就是以持续介质假设为基本,将两相流中各相都视为持续介质流体,依据每一相的质量.动量和能量宏不雅守恒方程以及相间互相感化,树立两相流的根本方程组,再运用这些两相流根本方程组去研讨剖析各类具体的两相流问题.在很多现实问题中,我们所关怀的不是单个物资粒子的活动而是大量粒子活动所产生的总成果,也就是所谓的宏不雅量,如压强.密度.温度.平均流速等.从宏不雅不雅点剖析两相流的办法又可以分为3类.(1) 模子法即假定互相集中感化是持续进行,其根本不雅点是：(1)两相流混杂物体中的每一点都同时被两相所占领;(2)混杂物的热力学和输运特点取决于各相的特点和浓度;(3)各相以本身的质量速度中间移动,相间互相集中感化反应在模子内.(2) 容积法假定进程处于均衡状况,可用均衡方程式进行描述,根本办法是：(1)以为流淌是一维的;(2)对一个有限容积写出质量.动量和能量守衡方程;(3)守衡方程即可按混杂物写出,也可按单独相列出.(3) 平均法假定进程处于均衡状况,用平均的守衡方程进行描述,类似低通滤波的办法.上述3种办法的配合点就是不斟酌局部的和瞬时的特点,仅斟酌相界面上流体微粒分散的互相感化,即宏不雅动力学.3.两相与多相流的专用术语与根本持性参数一般用下角标1和2分别暗示两相流中的两种相或组分,对液—气两相体系用下角l和g区分,对流体—固体两相体系用下角标f和s区分.平日选定组分或相2为疏散相或为分层流淌中的轻相.3.1 质量流量.质量流速和质量相含率(相分数)质量流量是指单位时光内流过通道总流畅截面积的流体质量,用W 暗示.两相流总的质量流量是各相质量流量之和,各相的质量流量分别用W1和W2暗示,所以有W=W1+W2（kg/s）质量流速是单位流畅截面积上的质量流量,用G暗示,如流道的总流畅截面积为A,各相所占的流畅截面积分别为A1和A2,则有G=W/A G1=W1/A G2=W2/A各相质量流量与总质量流里之比称为质量相含率或质量相分数.在气液两相流体系中,气体的质量相含率俗称为质量含气率或干度,用x暗示;液体的质量相含率俗称为质量含液率.气液两相流的质量含气率与质量含液率之和是1,所以有x=G g/G=W g/W1-x=G l/G=W l/W3.2 容积流量.容积流速和容积相含率容积流量是指单位时光流过通道总流畅截面积的流体容积,用Q暗示.两相流总的容积流量同样是各相容积流量Q1和Q2之和,即Q=Q1+Q2=(W1/ρ1+W2/ρ2)容积流速是单位流畅截面积上的容积流量,又称折算速度,是容积流量除以通道总流畅面积A,用J暗示.J=Q/A=(Q1+Q2)/A=J1+J2J1=Q1/A=W1/(ρ1A)J2=Q2/A=W2/(ρ2A)各相的折算速度在两相流中是十分重要并经常运用的一个术语和参数,它暗示两相混杂物中任何一相单独流过全部通道截面积时的速度,称为该相的折算速度.容积相含率是指各相容积流量与总容积流量之比.在气液两相流体系气相的容积相含率又称为容积含气率,用β暗示,液相的容积相含率称为容积含液率.3.3 各相真实流速各相容积流量除以流淌中各相各自所占流畅截面积即为各相的真实流速.用v i暗示(i= 1,2,或i= l,g,为气液两相流;i=f,s 为流体—固相两相流).v i=Q i/A i某相的流淌在随意率性流畅截面上所占通道截面积与总的流畅截面积之比称作该相的真实相含率或截面相含率.对气液两相流,气相的真实相含率又称为截面含气率.真实含气率或闲暇率,用α暗示.而液相所占截面积与总流畅截面积之比称为截面含液率,用(1-α}暗示.即;α=A g/A 1-α=A l/A3.5 滑动比.滑移速度.漂移速度和漂移流率两相流中各相真实速度的比值称为滑动比.气液两相流的滑动比用S暗示,是气相真实速度与液相真实速度之比S=v g/v l滑移速度是指两相流各相真实速度的差,用v s暗示v s=v g-v l=J g/α-J l/(1-α)漂移速度是指轻相（如气相）速度与两相混杂物平均速度v H之差,用v D暗示v D=v g-v H两相混杂物平均速度指当滑动比S=1时两相混杂物的速度.漂移流率是指滑移速度v s的式双方乘以通分后的分母项,消去分母后的等式,用j D暗示,有j D=(v g-v l)α(1-α)=J g(1-α)-J lα3.6 两相混杂物的密度与比容两相流体的密度有两种暗示法：(1)流淌密度.指单位时光内流过截面的两相混杂物的质量与容积之比,即ρ0=W/Q(2)真实密度.指流淌刹时任一流淌截面上两相流混杂物的密度,用ρm暗示,界说如下：ρm=αρg+(1-α)ρm由截面含气率α与容积含气率β及滑移比S各自的界说可推得：显然当S=1,即v g=v l,两相间无相对速度时,α=β流淌密度才等于真实密度.比容是密度的倒数,是以,两相混杂物的比容为：4.气液两相流的流型和流型图4.1 垂直上升管中的气液两相流流型及其流型图气液两相流在垂直管中上升流淌时的几种罕有流型.(1)细泡状流型细泡状流淌是最罕有的流型之一.其特点为在液相中带有分布在液体中的渺吝啬泡.直径在1mm以下的气泡是球形的.直径在1mm以上的气泡外形是多种多样的.(2)气弹状流型气弹状流型由一系列气弹构成.气弹端部呈球形而尾部是平的.在两气弹之间夹有吝啬泡而气弹与管壁之间消失液膜.(3)块块流型当管内气速增大时,气弹产生决裂形成块状流型.此时大小不一的块状气体在液流中以凌乱状况流淌.(4)带纤维的环状流型在这种流型中,管壁上液膜较厚且含有吝啬泡.管子焦点部分主如果气体,但在气流中含有由被气体从液膜带走的渺小液滴形成的长条纤维.(5)环状流型在这种流型中,管壁上有一层液膜,管子焦点部分为带有自液膜卷入的渺小液滴的气体.环状流型都产生在较高气体流速时.在受热管道中,当管壁温度高到足以使管壁液膜汽化时,流淌构造就会成长到壁上无液膜,只有气相中还含有渺小液滴的雾状流型.图3暗示有单组分气液两相流体在垂直上升受热管中的流型和管壁热流密度的关系.在图中,温度低于饱和温度的液体以固定流量进入各受热管.各受热管的热流密度依次自左向右逐渐增长.由图3可见,跟着热流密度的增大,各管中的沸腾点逐渐移向管子进口,各管中的流型也逐渐由单相液体.细泡状流型.气弹状流型.块状流型.环状流型.雾状流型一向成长到干饱和蒸汽和过热蒸汽流淌.在气液两相流中,在两相流量.流体的物性值(密度.粘度.概况张力等).管道的几何外形,管道尺寸以及热流密度肯定的前提下,要断定管内气液两相流的流型可运用流型图.流型图主如果依据实验材料总结而成的,因而运用流型图时不该超出获得该流型图的实验规模.在断定垂直上升的流型图中,图4所示的流型图得到较为广泛的运用.此图实用于空气—水和汽—水两相流,是在管子内径为31.2mm的管子顶用压力为0. 14-0.54 MPa的空气—水混杂物为工质得出的,此图和运用压力为3. 45 -6. 9 MPa的汽水混杂物在管径为12.7mm管子中得出的实验数据相符优越,所以也可实用于上述参数的汽水混杂物.图中横坐标为脚ρL J2L纵坐标为ρG J2G可分别按下列两式盘算：4.2垂直降低管中的气液两相流流型及其流型图在垂直管中气液两相一路往下贱动时的流型示于图5.这些流型是由空气—水混杂物的实验成果得出的.在气液两相做降低流淌时的细泡状流型和上升流淌时的细泡状流型不合.前者的细泡分散在管子焦点部分,尔后者则分布在全部管子截面上.如液相流量不变而负气相流量增大,则细泡将集合成气弹.降低流淌时的气弹状流型比上升流淌时稳固.降低流淌时的环状流淌有几种流型,在气相及液相流量小时,有一层液膜沿管壁下贱,焦点部分为气相,这称为降低液膜流型.当液相流量增大,气相将进人液膜,这称为带气泡的降低液膜流型,当气液两相流量都增大时会消失块状流型.在气相流量较高时能成长为焦点部分为雾状流淌,壁面有液膜的雾式环状流型.图6示出的是作降低流淌的气液两相流流型图.该图是以空气和多种液体混杂物作实验得出的,实验管径为25. 4 mm,实验压力为0.17 MPa.图6选用作横坐标,用作纵坐标Y为液相物性系数Pa·20℃,0. 1MPa时水的动力粘度Pa·s;kg/m320℃,0. 1MPa时水的密度kg/m3;20℃,0. 1MPa时水的概况张力N/m4.3程度管中的气液两相流流型及其流型图气液两相流体在程度管中流淌时的流型种类比垂直管中的多.这主如果因为重力的影响负气液两相有离开流淌的偏向造成的.气液两相流体在程度管中流淌时流型大致可分为6种,即：细泡状流型.气塞状流型.分层流型.波状分层流型.气弹状流型及环状流型.图7中有这6种流型的示意图.在细泡状流型中,因为重力的影响,细泡大都位于管子上部.当气体流量增长时,吝啬泡归并成气塞形成气塞状流型.分层流型产生于气液两相的流量均小时甲此时,气液两相离开流淌,两相之间消失一腻滑的分界面.当气相流量较高时,两相分界面上消失流淌波,形成波状分层流型.气相流量再增大会形成气弹状流型,但此时气弹偏向管子上部.当气相流量很高而液相流量较低时就消失环状流型.程度管中的气液两相流流型也可按响应的流型图肯定.在现有的各类程度管流型图中,Baker流型图树立最早且得到广泛运用,特别在石油工业和冷凝工程设计中.图8所示为坐标经由改良后的Baker流型图.横坐标为J LФ,纵坐标为J G/λ.个中J G.J L分别为气相及液相的折算质量流速;系数λ和Ф值与流体的物性有关.5.界面现象5.1概述两相与多相流中另一个最根本最明显的特点是混杂物体系中消失明白的相界面,并且陪同着混杂物的流淌,这些相界面的状况.外形也处于不竭的活动或变更成长中.相界面是指将两种不合相的物资分离隔的区域,在此区域内的物资的特点和性质不合于相邻的区域.界面的临近区域内物资的密度和浓度均有明显的差别,在接近两相分隔的临界点,密度在与界面相垂直的偏向上是地位的持续函数.也就是说界面是一个三维区域,其厚度可能有几个分子直径大小或者更厚一些,这已经为统计力学的盘算成果所证实.所谓界面现象,是指与相界面上的动量.能量和质量传递相干的所有用应.很多物理.化学感化都产生在概况和界面上,例如沸腾和凝聚的状况会因界面上存期近等于少少量的杂质而产生明显的转变,泡沫的稳固性.湖面的波度以及镜体概况的汽水雾罩等现象都是产生在界面上的物理.化学变更.5.2速度鸿沟前提假如不斟酌相变或传质.速度相容性在单组分和双组分的两相流淌中都是雷同的.但在有相变时,就可能在界面上消失一有限的速度跳跃.流体流经界面必须知足持续性前提,假如密度有变更则速度也会有变更.囚此,相对于图9所示的相界面,在平行和垂直相界面的两个偏向上都必须知足如下的相容性前提：(1)持续切向速度请求v1t=v2t(2)穿透相界面的持续性请求ρ1v1n=ρ2v2n =m式中：m暗示垂直经由过程相界面的流体质量流量.经由过程相变进程中的平均持续速度被假设为垂直于相界面的.假如界面还正在移动.就将界面的移动速度简略地叠加到上述速度上去.5.3应力鸿沟前提概况张力是界面上每单位面积的自由能,即形成一单位概况积所需外界做的功,因为将物资分子从体相内移动到概况区是要战胜分子间的吸力而做功的.也可以把概况张力想象为概况感化在每单位长度截线上的力.界面稳固消失的须要前提是概况张力大于0,假如小于0,那么有时的涨落就可导致概况区不竭扩展,最后使一种物资完全疏散到另一种物资中,两种气体之间混杂的情形就是如许.经由过程界面的应力场的持续性因概况张力效应而转变.假如概况张力是平均的,则经由过程界面的剪切应力也是持续的.但杂质.尘土或概况活性剂的消失.或则沿界面的温度梯度等都邑引起概况张力梯度的形成.这种情形下,经由过程界面的剪切应力消失一等于概况张力梯度的突增量.6.两相流根本数理模子两相流中各相在空间和时光上随机集中,同时消失动态的互相感化.对于这种庞杂的二维两相瞬态问题,完全的解析解今朝还无法导出.人们先后提出了多种数理模子,从最简略的均相流模子一向到最庞杂的双流体模子.6.1均相流淌模子(Homogeneous Flow Model)均相流淌模子把气液两相混杂物看作是一种平均介质,相间没有相对速度,流淌参数取两相响应参数的平均值.在此基本土,可将两相流视为具有平均流体特点的单相流看待.在均相模子中采取了两个根本假设：(1)两相间处于热力学均衡状况,即两相具有雷同的温度并且都处于饱和状况;(2)气液两相的流速相等,即为平均流.其数学表达式及守恒方程如下：u G=u L=u HS=u G/u L=1动量增长率=动量流出率-动量流入率+动量存积率=感化于掌握体的力之和为通道圆周对于等截面通道的稳固流淌,这个方程简化为能量方程其实不直接用于压降的盘算,重要用来盘算绝热流淌中的局部干度,能量守衡方程为：能量流人率=能量流出率+能量存积率化简后—单位质量流体的对传播热热能现实上气液两相的流速其实不相等,只有在高含气量或很小含气量时两相流速才近似相等,是以这一模子现实上只实用于泡状流和雾状流.从前人的研讨中可以看出,均相模子的盘算成果同实验值有较大出人,误差随质量流速的减小而增大.这种误差的消失是因为均相模子假设两相之间没有速度差别.当质量流速较小时,浮力效应明显,引起两相速度间相当大的差别;而质量流速较大时,液相湍动的成果使得两相的混杂加倍平均,是以质量流速增大时误差减小.6.2分相流淌模子 ( Separated Flow M0del )分相流淌模子是将气.液两相都当作持续流体分别来处理,并斟酌了两相之间的互相感化.其根本假设是：(1)两相间保持热力学均衡;(2)气液两相的速度为常量,但不必定相等.假定气液两相都以必定的平均速度在流道中流淌.分相流淌模子在必定程度上斟酌了两相间的互相感化,盘算成果比均相模子幻想.当两相平均流淌速度相等时,分相流淌即可转化为均相模子.是以可将均相模子视为分相模子的一个特别情形.分相流淌模子实用于两相间消失微弱耦合的场合,如分层流和环状流.分相流淌的根本方程推导如下：先写出每一相的各个守恒方程,然后将每一组的守恒方程进行归并,成为混杂物的总均衡方程这也是在肯定压降时被人们广泛采取的剖析办法.持续性方程,Ge是单位长度上液体转化为气体的转化率.分相流淌模子的动量守衡方程同样可以从各相的动量方程导出,混杂物动量方程分相流淌模子的两相能量守恒方程式为：6.3漂移模子(Drift-Flux Model)这一模子重要由Zuber等人提出.它是在热力学均衡的假设下,树立在两相平均速度场基本上的一种模子.漂移模子提出了一个漂移速度的概念,当两相流以某一混杂速度流淌时,气相相对于这个混杂速度有一个漂移速度,液体则有一个反向的漂移速度以保持流淌的持续性.在守恒方程组中将相间相对速度以漂移速度来斟酌,经由过程附加的气相持续方程来描述气液两相流淌.6.4 两流体模子(Two Fluid Model)因为各相的动力学性质不完全雷同或浓度分布不平均,气.液两相的活动消失相当大的差别.上述几种模子中,均相模子完全没有斟酌两相的差别.分相模子和漂移模子在必定程度上引入了气液两相的互相感化,但仍过于简略而无法准确描述两相的活动与空间分布.今朝一致公认最为完美靠得住的模子是两流体模子.它可以用欧拉办法.拉格朗日办法来描述,每种办法都有其固有的优缺陷.工程现实中采取的办法一般基于积分法或时均紊流模子,往往不克不及供给瞬态的流淌构造.而这对于离散相的输运恰好又是异常症结的.只有拉格朗日办法可以或许斟酌离散相和瞬态流淌构造之间庞杂的互相感化,但其表达式尚消失某种程度的不肯定性,须要很多幻想化的假设.两流体模子将每一种流体都看作是充满全部流场的持续介质,针对两相分别写出质量.动量和能量守恒方程,经由过程相界面间的互相感化(动量.能量和质量的交流)将两组方程祸合在一路.这种办法只需假设每相在局部规模内都是持续介质,不必惹人其它工资假设,并且对两相流的种类和流型没有任何限制,实用于可当做持续介质研讨的任何二元混杂物,所树立的两相流方程是今朝最周全完全的,求得的解中包含的信息丰硕完全.但两流体模子包含的变量多.方程庞杂,是以求解比较艰苦.7.多相流运用7.1 高效旋风式分别器其办法是把圆筒壁面做成光滑面,使湍流加强,碰撞壁面机遇增多.旋风分别器可用于浮渣分别.豆奶脱臭.粉尘分别.喷漆分别等有强刺激气体的场合.经常运用的泵多按单相流理论设计.对于高浓度多相流,因为流体的密度.粘度都产生了很大的变更,且跟着各相浓度的不合,固相或气相均有不合变更即使扭转速度不变更.即因为粘度变更,雷诺数类似律不消失了是以.高粘流体泵的设计应按流体的流变参数斟酌.我国蔡保元传授设汁的两相流泵只斟酌固.液两相的相对活动,把固相作为动的鸿沟前提,山于两者的惯性力不合,便会产生“相。

1 •流体是一种在任何微小（剪切）力作用时，能产生（连续变形）的物质。

2.作用于流体上的力按其性质可以分为（表面力）力和（质量力力）。

3.缓变流任意过流截面静压强分布规律是：z +上二C。

P8 v2/ v2 4•局部损失的计算公式为:沿程损失的计算公式为:h f=A^o J 2g d 2g5•连续性方程反映的是（质量）守恒。

6•对于呈驼峰或马鞍形性能曲线的风机，为避免启动过程中工况点通过不稳定区，应使风门处于（半开或全开）启动。

7.两泵相似，其中一泵的比转数是120,则另一泵的比转数是_120_。

8•泵在运行过程中，为保证其状态的正常、合理，必须满足：稳定工作条件（0.9 ~ 0.95）W o > H c；经济工作条件％ > （0.85 ~ 0.9）z7max；不发生汽蚀的条件实际装置汽蚀余量大于泵的允许汽蚀余量。

9•离心泵的轴向推力的常用平衡方法有：开平衡孔采用平衡叶片采用双吸叶轮对称布置叶轮平衡鼓平衡盘，等。

二、简答1.写出粘性流体总流伯努利方程，并说明其使用条件。

2 2答：廿旦+竺卡+邑+叱+ /?…2g y 2g质量力只有重力，两截面为缓变流截面，流体为不可压缩流体，做定常流动。

2.简述液体与气体的粘性随温度的变化规律，并说明为什么？答：温度升高液体粘性减小，气体粘性增大。

因为液体粘度是由于分子内聚力造成的，温度升高升高内聚力减小，粘性也随之减小；气体粘度是由于分子无规则热运动造成的，温度升高热运动加剧，粘性随之增大。

3.泵与风机运行过程中会产生哪些能量损失？并说明全效率、容积效率、机械效率、水力效率的意义和它们之间的关系。

答：泵与风机内的能量损失有机械损失、容积损失、水力损失。

全效率表示了泵与风机的能量有效利用程度。

容积效率、机械效率、水力效率分别表示了容积损失、机械损失、水力损失的程度。

尸"'巾几4•写出图2中1、2、3、4部件的名称及作用。

部件1一叶轮：把原动机的机械能转换成流体的机械能。

流体力学复习资料流体力学复习资料第一章基本概念1、流体力学的定义、流体的性质。

流体力学就是研究流体运动规律，以及流体和固体之间相互作用等方面的一门学科。

流体有三大性质：易流动性，黏性和压缩性。

2、流点的定义及其物理性质。

流点是指微观上足够大，宏观上足够小的分子团。

微观上足够大：使分子团的空间尺度选得足够大，使其含有大量的分子；平均的时间也应该足够大，使得这段时间内分子团内分子间碰撞已发生过很多次。

宏观上足够小：一方面使其可以近似看作几何上没有维度的一个点，另一方面使分子团被看作一个瞬间。

3、流体连续介质假说？并说明其必要性和可能性。

连续介质假设是把离散分子构成的实际流体，看作是由无数流体质点没有空隙连续分布而构成的。

可能性：通常，这样的分子团是存在的，如：0℃, 1个大气压，1cm3气体含有2.7x1019个分子；流点：10-9cm3 含有2.7x1010个分子；（体积上足够小）（微观上足够大，含有这么多分子）。

特殊问题，如稀薄气体运动或者空气动力学中的基波区。

稀薄气体运动：流点必须取得很大，则失去点的意义。

基波区：在非常小的空间范围内流体物理量就有剧烈的变化，就需要流点取得很小，结果无法包括足够多的分子数量来确定统计量。

必要性：a) 有了连续介质假定就可以不考虑流体的分子结构，从连续介质力学看来，流体的形象是宏观的均匀排列的流体，而不是含有大量分子的离散体。

b) 有了连续介质假定，当我们说流体质点处于静止状态时，那就是说它是停留在原地不动的，虽然那里的分子由于热运动将不断的位置移动。

c) 有了连续介质假定，当我们在连续介质内的某点A 上取极限时，不管A点多近的地方都有流体质点存在，并有确定的物理量。

（大量分子的总体表现是有规律的，或说微观量运动的统计平均是有规律的，这种微观量的统计平均值就是物体（流体）的宏观总体表现。

因而需要我们想个办法找到流体的基本运动元，（就像固体的质点一样），使我们对流体运动的描述变得简单方便，而且是可能和有效的。

多相管流理论与计算《多相管流理论与计算》综合复习资料《多相管流理论与计算》综合复习资料⼀、判断题1、油⽔混合物在井筒中的流动是两相流动。

2、流型图直观地表⽰了各种流型在管道中流动的外观特征。

3、均相流动模型可较准确地计算泡状流的流动规律。

4、在其它条件相同的前提下，油井含⽔率越⾼，则井⼝产出液的温度越低。

5、⼀般情况下，在垂直多相管流的压⼒损失中重位损失所占的⽐重最⼤。

6、忽略滑脱时，⽓液混合物的体积含⽓率等于空隙率。

7、分相流动模型可较准确地计算环状流的流动规律。

8、丹斯—若斯⽅法和哈格多恩—布朗⽅法都是分流动型态计算的⽅法。

9、在计算环空⽓液流动时可采⽤当量直径来计算流速和摩擦系数。

10、天然⽓在井筒中的流动是单相流动。

11、在其它条件相同的前提下，油井产量越⾼，则井⼝产出液的温度越⾼。

12、在泡流条件下，加速度损失所占⽐重较⼩，可以忽略不计。

13、垂直井筒⽓液流动中，泡状流的滑脱损失⼤于段塞流。

⼆、选择题（可能有多个答案）1、⽔、⽔蒸⽓共同流动的体系是⼀个：（）A）单相流体系B）两相流体系C）单⼯质体系D）双⼯质体系2、油⽓混合物在垂直井筒中流动可能出现的流动型态是：（）A）泡状流B）弹状流C）段塞流D）环状流E）层状流F）雾状流3、垂直向上⽓液两相段塞流中，描述准确的是：（）A）⽓液滑脱速度v s>0 B）⽓液滑脱速度v s<0C）⽓液滑动⽐s>1 D）⽓液滑动⽐s<14、均相流动模型可准确地计算哪种流型的流动规律（）A）泡状流B）段塞流C）层状流D）环状流5、在垂直向上⽓液两相流动中，滑脱损失最⼩的流动型态是：（）A）泡状流B）雾状流C）段塞流D）环状流6、⽓液两相流的研究⽅法包括：（）A）经验⽅法B）半经验⽅法C）数值计算⽅法D）理论分析⽅法7、以下流型属于⽔平管道中油⽓混合物的流动型态的是：（）A）泡状流B）团状流C）段塞流D）环状流E）层状流F）雾状流8、在垂直向上⽓液两相流中，流体的真实密度ρ与流动密度ρ’的关系为（）A）ρ > ρ’B）ρ = ρ’C）ρ < ρ’9、分相流动模型可准确地计算哪种流型的流动规律（）A）泡状流B）段塞流C）层状流D）环状流10、洛克哈特—马蒂内利⽅法可通过计算哪些参数来确定压⼒梯度的？（）A）全液相折算系数B）全⽓相折算系数C）分液相折算系数D）分⽓相折算系数11、不属于垂直⽓液两相管流的流动型态是：（）A）泡状流B）雾状流C）波状流D）环状流12、⽓相折算速度的计算⽅法为：（）A）⽓相体积流量除以⽓相所占管道截⾯积B）⽓相体积流量除以整个管道截⾯积C）⽓相实际速度乘以空隙率D）⽓相实际速度除以空隙率13、多相流动的压⼒损失由哪⼏部分组成？（）A）重⼒损失B）摩擦损失C）滑脱损失D）加速度损失三、简答题1、与单相液流相⽐，⽓液两相管道流动的基本特征是什么？2、解释液相的实际速度与折算速度的概念。