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在化工过程中,细粒子在流体中的重力沉降属典型的爬流。下面通过对不可压缩流体的运动方程作适当处理建立爬流时的运动方程。根据上述讨论可知,当:很低时,作为近似,可将运动方程中的各惯性力项略去。同时,重力亦可看作是一种惯性力,因此亦略去。于是洁净板厂家式可以简化为又牡吧成爬流时,连续性方程仍为立式与构成了不可压缩流体作爬流流动时的微分方程组,共有个方程,可解出个未知量。二斯托克斯定律斯托克斯定律描述粒子以低数在流体中沉降时的运动规律。一个半径为。的球形粒子在静止的无界粘性不可,,压缩流体中以速度。作匀速直线运动。设流动的雷诺数很小,求流体受粒子干扰后的速度分布压力分布以及球形粒子所受的阻力。根据伽利略相对性原理,上述问题等价于无穷远处速度为。
的粘性不可压缩图绕过球体的层流流体绕过球形粒子的稳态流动。求解上述流动问题时,采用球坐标下的连续性方程与运动方程更为方便。首先,由于流动是稳态的,因此式和式中所有与时闻有关的各项均为客,即品:又由于流动关于:轴对称,放可知号。以及,于是,洁净板厂家连续性方程与运动方程终可化简为:出边界条件是球面上:式至式是由个偏微分方程构成的线性偏微分方程组,用来确定个未知量和,。上述方程可采用分离变量法求解,具体步骤读者可参阅有关书籍。下面仅给出求解结果,门是片从式至式出发,可计算球粒子所受的阻力。该阻力由两部分组成,其一是法向应力从下面的推导可知,实际上是压力的作用在球体表面上所引起的形体阻力:另一个是球体表面上剪应力引起的摩擦阻力。二者均可由相应的应力在整个球面上进行积分得到。
在球坐标下,与式和相应的牛顿型流体的本构方程为对于本流动间题因此,现在我们求球体表面上的及:的值。首先,由于流体具有粘性,故在球面上,以,于是在球面上有,其次,由连续性方程式可以推出,在球面上将以上各式代人式中,经化简得一司生_越世将式及式代人上式,并令,得球面上的和,其结果为由于整个流场对于轴对称,故与,洁净板厂家轴垂直的方向的合力为零。据此,将球面上的应力:方向在整个球表面上积分,可得球体所受的阻力,即+由式称为斯托克斯方程,它表明球体所受的阻力与“。成正比,与球体的半径。以及流体粘度:亦成正比。由式可知,球体所受的阻力中,为摩擦阻力,为形体阻力。根据第五节中关于绕流问题的阻力系数的定义,可得爬流流动时的阻力系数为式中是以球粒子直径表示的雷诺数。实验证明,当时,式及式与实验值基本相符。例根据粒子沉降的终端速度测定流体粘度。
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本题附国的高位精液而维持恒定,管路中和两段的长度直径及相糙度均相同。某液体以一定流率流过管路,液体在流动过程中温度可视为不变。同:液体通过和两管段的枫失是否相等?此两管段的压力差是否相等?并写出它们的表达式。
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管擎的相箱度可取为,大气压为。求或风机的功率答:如本颗附图,贮槽内水位锥持不变。情的底部与内径为的钢质放水管相连,管路上装有一个阐阀,车间净化器距管路人口端处安有以水银为指示液的管压差计,其一臂与管道相连,另一臂通大气。
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试求算空气流过长管道时的压力降。又在相同的条件下令水流过上述管道,压力降应为若干?试对两种情况下的计算结果进行比较,并分析结果不同的原因,答气:不可压缩流体在水平圆管中作一维稳态轴向。
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测得水流过小孔的平均流速。与情内水而高度:的关系为,试求算放出水所需的时间设水的密度为又若槽中装满爆潮,其它条件不变放出煤油所需时间有何变化设煤油密度为?答:日日幽有一悦拌精,原盛有含量为质量分数,下同的水溶液。
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澍流瞬时流速可以用热线风速仪或激光测速仪测定,净化板而常规的速度测量仪表如毕托管只能测定时均流速。二湍流强度可以证明,湍流脉动速度的时均值为零,即。尽管如此,脉动速度的大小反陕了湍流的一些重要特性。
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首先介绍湍流的若干特点,端流与层流的差异以及端流的表征方法。然后探讨应用奈维斯托克斯方程求解斋流问题的途径,后介绍圆管内湍流的求解问题。应当指出,净化板由于湍流流动的复杂性,目前尚不能完全用理论的方法解决湍流问题。
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它对干流体流动以及传热传质过程的速率有着重要的影响。对于层流,其长度可采用下式估算式中,:为进口段长度,:为管道内径,空气净化设备为以管内平均流速和管内径表示的雷诺数。三边界层分离与形体曳力边界层的一个重要特点是,在某些情况下,会出现边界层与固体壁面相脱离的现象。
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在流边界层中,靠近壁面的一薄层流体,仍然维持层流流动,空气净化设备称为层流内层或层流底层。在层流内层外缘处,有一层流体既非层流也非完全湍流,称为缓冲层。而后流体经缓冲层过渡到完全微流,称为端流主体或湍流核心。
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对于任何层流流动问题,原则上都可以通过求解上述方程获得流动的速度分布,压力分布,进而求得流动的阻力。但对于湍流,则需对上述方程作适当变换后求解。然而,即使是对于简单的层流流动,由于方程本身的非线性特点。
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