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1、會(huì)計(jì)學(xué)1材料冶金傳輸原理材料冶金傳輸原理2“三傳三傳”的內(nèi)在聯(lián)系和類似規(guī)律的內(nèi)在聯(lián)系和類似規(guī)律第1頁(yè)/共41頁(yè)性質(zhì)性質(zhì)本課程為一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,屬于工程基礎(chǔ)理論課程,是專業(yè)主干課,必修課。研究研究對(duì)象對(duì)象動(dòng)量傳輸熱量傳輸質(zhì)量傳輸源于流體力學(xué)源于傳熱學(xué)源于傳質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)基礎(chǔ)課程課程高等數(shù)學(xué)物理化學(xué)理論力學(xué)第2頁(yè)/共41頁(yè)什么是傳輸過(guò)程?什么是傳輸過(guò)程? 物理量從非平衡狀態(tài)朝平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程。具有物理量從非平衡狀態(tài)朝平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程。具有強(qiáng)度性質(zhì)的物理量(如溫度、組分濃度等)在系統(tǒng)內(nèi)不強(qiáng)度性質(zhì)的物理量(如溫度、組分濃度等)在系統(tǒng)內(nèi)不均勻時(shí)就會(huì)發(fā)生物理量的傳輸。均勻時(shí)就會(huì)發(fā)生物理量的傳輸。動(dòng)動(dòng) 量

2、量 傳傳 輸:輸:在垂直于流體實(shí)際流動(dòng)的方向上,動(dòng)量在垂直于流體實(shí)際流動(dòng)的方向上,動(dòng)量由高速度區(qū)向低速度區(qū)的轉(zhuǎn)移由高速度區(qū)向低速度區(qū)的轉(zhuǎn)移;熱熱 量量 傳傳 輸:輸:熱量由高溫度區(qū)向低溫度區(qū)的轉(zhuǎn)移;熱量由高溫度區(qū)向低溫度區(qū)的轉(zhuǎn)移;質(zhì)質(zhì) 量量 傳傳 輸輸:物系中一個(gè)或幾個(gè)組分由高濃度區(qū)向低物系中一個(gè)或幾個(gè)組分由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的轉(zhuǎn)移;濃度區(qū)的轉(zhuǎn)移;產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因:三者都是由于系統(tǒng)內(nèi)部存在速度、溫度和濃度三者都是由于系統(tǒng)內(nèi)部存在速度、溫度和濃度梯度的緣故。梯度的緣故。2“三傳三傳”的內(nèi)在聯(lián)系和類似規(guī)律的內(nèi)在聯(lián)系和類似規(guī)律第3頁(yè)/共41頁(yè)第4頁(yè)/共41頁(yè)“三傳三傳”的類似性的類似性傳傳遞遞的的方

3、方式式分子擴(kuò)散傳遞分子擴(kuò)散傳遞湍流傳遞湍流傳遞流場(chǎng)中速度分布不均的時(shí)候流場(chǎng)中速度分布不均的時(shí)候產(chǎn)生了切應(yīng)力;產(chǎn)生了切應(yīng)力;溫度分布不均的時(shí)候溫度分布不均的時(shí)候產(chǎn)生了熱傳導(dǎo);產(chǎn)生了熱傳導(dǎo);在多組分的混合流中,某組分在多組分的混合流中,某組分的濃度分布不均的時(shí)候的濃度分布不均的時(shí)候產(chǎn)生了質(zhì)量的傳輸;產(chǎn)生了質(zhì)量的傳輸;旋渦混合造成的流體微團(tuán)的宏觀旋渦混合造成的流體微團(tuán)的宏觀運(yùn)動(dòng)引起。運(yùn)動(dòng)引起。第5頁(yè)/共41頁(yè)第6頁(yè)/共41頁(yè)第7頁(yè)/共41頁(yè) 路德維奇路德維奇. .普朗特(普朗特(Ludwig PrandtlLudwig Prandtl) 18751875年年2 2月月4 4日出生于德國(guó)的弗萊辛日出生

4、于德國(guó)的弗萊辛 19531953年年8 8月月1515日卒于哥廷根日卒于哥廷根現(xiàn)代力學(xué)的奠基人之一,他創(chuàng)立了邊界層理論現(xiàn)代力學(xué)的奠基人之一,他創(chuàng)立了邊界層理論、薄翼理論、升力線理論,研究了超聲速流動(dòng),、薄翼理論、升力線理論,研究了超聲速流動(dòng),提出普朗特葛勞渥法則,并與他的學(xué)生梅耶提出普朗特葛勞渥法則,并與他的學(xué)生梅耶一起研究了膨脹波現(xiàn)象(普朗特梅耶流動(dòng))一起研究了膨脹波現(xiàn)象(普朗特梅耶流動(dòng)),并首次提出超聲速噴管設(shè)計(jì)方法。普朗特的,并首次提出超聲速噴管設(shè)計(jì)方法。普朗特的開(kāi)創(chuàng)性工作,將開(kāi)創(chuàng)性工作,將1919世紀(jì)末期的水力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)研究統(tǒng)一起來(lái),世紀(jì)末期的水力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)研究統(tǒng)一起來(lái),被稱為被稱

5、為“現(xiàn)代流體力學(xué)之父現(xiàn)代流體力學(xué)之父”。除了了在流體力學(xué)中的研究工。除了了在流體力學(xué)中的研究工作,還培養(yǎng)了很多著名科學(xué)家,其中包括作,還培養(yǎng)了很多著名科學(xué)家,其中包括馮馮. .卡門卡門、梅耶梅耶等著名等著名流體力學(xué)家,對(duì)我國(guó)流體力學(xué)研究做出奠基工作的流體力學(xué)家,對(duì)我國(guó)流體力學(xué)研究做出奠基工作的陸士嘉陸士嘉教授教授也曾是普朗特的學(xué)生。也曾是普朗特的學(xué)生。 第8頁(yè)/共41頁(yè)第9頁(yè)/共41頁(yè)第10頁(yè)/共41頁(yè)第11頁(yè)/共41頁(yè)第12頁(yè)/共41頁(yè)t)z,y,(x,limfVmVVlimlimniiAAsijAAFAFA第13頁(yè)/共41頁(yè)第14頁(yè)/共41頁(yè)=0F-sin0 xsFFxxss-cos02y

6、sx y zFFg yyss第15頁(yè)/共41頁(yè)第16頁(yè)/共41頁(yè)dP+PPdPdxdyxy+dPP dxP dydsx dsy dsdP dsdP ds第17頁(yè)/共41頁(yè)=0dP ds=0PdPdP ds=-sin+cos=0d dPPPddsxy=0=-dP dsdyPxdxPy(1-6)/dsytan=dPPPx最大值或(1-7)22cos=() +()PsPxPxPy最大值22sin=() +()PsPyPxPy最大值第18頁(yè)/共41頁(yè)222222max() +()= () +()(x) +()dPPxPyPPdsXXPPyeee+eee+xyzxyzPPPxyyxypy +eexyPP

7、xy(1-8)=+eexyPPgradPxye +ee=xyzPPPgradPxyy(1-9)(1-10)第19頁(yè)/共41頁(yè)質(zhì)量長(zhǎng)度時(shí)間溫度mLtTkgmsK第20頁(yè)/共41頁(yè)第21頁(yè)/共41頁(yè)第22頁(yè)/共41頁(yè)rv( , , , )( , , , )a b c ta btvcr第23頁(yè)/共41頁(yè)(, , )v, x y zvt第24頁(yè)/共41頁(yè)第25頁(yè)/共41頁(yè)第26頁(yè)/共41頁(yè)(, , )r, a b crt:( , , , )( , , , )( , , , )xx a b c tyy a b c tzz a b c t第27頁(yè)/共41頁(yè)( , , , )( , , , )( , , ,

8、 )( , , , )xxyyzzdx y z tdtdxvvx y z tdtdyvvx y z trvdtdzvv xvy z tdt( , , , )( , , , )( , , , )xyzdxdydzdtvx y z tvx y z tv x y z t第28頁(yè)/共41頁(yè)000zyzxyxv dyv dzv dxv dzv dxv dy( , , , )( , , , )( , , , )xyzdxdydzvx y z tvx y z tv x y z t第29頁(yè)/共41頁(yè)第30頁(yè)/共41頁(yè)第31頁(yè)/共41頁(yè)第32頁(yè)/共41頁(yè)第33頁(yè)/共41頁(yè)+= 0cos=cosvdAdA v n vn第34頁(yè)/共41頁(yè)cos=cos = ()dAvdAdA v nv n ()v n vn()v n ()csv n dA 第35頁(yè)/共41頁(yè)cvdVt()0cscvv n dAdVt ()cscvv n dAdVt 第36頁(yè)/共41頁(yè)0cvdVt()0csv

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