材料成型传输原理复习(新)

要记忆的公式：

1、牛顿粘性定律 ????dv dy2、傅里叶定律 q???dT dydC dy3、菲克第一定律JA??DAB2v12P2v24、伯努力方程gz1???gz2??

?2?2P15、雷诺准数 Re?v?D?

6、热扩散率a?? ?cvCp? ?a?7、普兰特准数Pr?8、努塞尔准数Nu?9、施密特准数Sc?al?

v DKcl D10、舍伍德准数Sh?lv2Lv211、沿程阻力降计算公式（达西公式）?p???或hf???

d2gd2v212、局部阻力降计算公式：?p???或hf???

2g2?v213、能依题意例出单层、二层、三层的无限大平板和圆筒的传热计算公式 14、黑体辐射力：Eb = C0 (T/100)4

式中： C0=5.67 w/(㎡K4) 叫黑体的辐射系数。 15、半无限大表面渗碳时的非稳态传质：

Cw?Cx?erf()

C?C02Dt16、半无限大物体一维非稳态导热：17、对流传热量：Q=?A?T

绪论

重点：动量、热量与质量传输的类似性 动量传输：牛顿粘性定律 ????Tw?Tx?erf()

Tw?T02atdv dy热传导：傅里叶定律 q???dT dydC dy质量传输：菲克第一定律 JA??DAB记忆上述三个公式。公式中参数的物量意义和各符号表示什么？

1、 什么是传输过程？传输过程的基础是什么？ 2、 试总结三种传输过程的物理量、推动力、传输方程。 3、传输过程的研究方法有哪些？各有什么特点？

第2章 流体的性质 名词解释： 1、不压缩流体

答：不可压缩流体指流体密度不随压力变化的流体。 2、可压缩流体 3、理想流体

答：粘性系数为零（不考虑粘性）的流体 4、速度边界层

5、粘性系数（动力粘度）

答：表征流体变形的能力，由牛顿粘性定律所定义的系数：????yxduxdy,速度梯度

为1时，单位面积上摩擦力的大小。 6、运动粘度 7、牛顿流体 8、非牛顿流体

填空题：

1、理想流体是指不存在 力，或其作用可忽略的流体。 2、如果在运动过程中每一流体质点的密度都保持不变,有关密度的关系式可表述为 。 3、两平行平板间距h=0.5mm,两板间充满密度ρ=900kg/m3的液体,下板固定不动,

上板在切应力τ=2N/m2的作用下,以v=0.25m/s的速度平移,该液体的动力粘滞系数和运动粘滞系数值分别为 和 (标注单位)。

1、粘性力作用可以忽略的流体可以视为理想流体。 （ ） 2、 理想流体是粘性系数为零（不考虑粘性）的流体。 （ ）

m3、如果在运动过程中每一流体质点的密度都保持不变，则??。 （ ）

V4、两平行平板间距h=0.5mm,下板固定不动,上板在切应力τ=2N/m2的作用下,以v=0.25m/s的速度平移,该液体的动力粘滞系数为1(Pa·s) （ ） 5、动力粘度等于运动粘度除以密度。 （ ） 6、不可压缩流体指流体密度不随压力变化的流体。 （ ） 7、在研究液体运动时,按照是否考虑粘滞性,可将液流分为牛顿液体流动及非牛顿液体流动。 （ ） 选择题：

1. 动力粘滞系数的单位是： (B)

A. N*s/m B. N*s/m^2 C. m^2/s D. m/s

2.在研究液体运动时,按照是否考虑粘滞性,可将液流分为(D) A 牛顿液体流动及非牛顿液体流动; B 可压缩液流及不可压缩液流; C 均匀流动及非均匀流动; D 理想液体流动及实际液体流动.

简答题：

1、试请说明?yx的物理含义

答：?yx???dux dy?yx首先是粘性应力，由于x方向流动速度在y方向存在差异而产生于流体内部。下角标y表示力的法向，x表示力的方向。

?yx同样代表粘性动量通量，此时下角标y表示动量传递方向，x表示动量的方向。

2、何为流体连续介质模型？引入该模型有何作用和意义？该模型在何条件下适用？答：连续介质：流体质点是流体力学中研究的最小物质实体，流体由流体质点连绵不断地组成，质点间无间隙。流体质点是微观上充分大，宏观上充分小的流体团。

流体质点微观上充分大，其中包含了大量的流体分子，各种宏观物理量是对大量流体分子的统计平均，具有稳定的统计值；流体质点宏观上充分小，可看作空间一个点。因此可认为流体性质（密度，温度，速度等）在空间每一点都有确定的值，可以当作空间位置和时间的函数来处理，

???(x,y,z,t)连续介质假说是流体力学的基本假设之一。当所研究的对象的几何尺寸和分子间的距离或分子自由程相当时连续介质模型不再适用。

3、为何随温度升高液体的粘度降低，而随温度升高气体的粘度增大？

以下几题考一题，主要考查对牛顿粘性定律 ????dv的应用掌握的情况。 dy4.粘性系数??0.048Pa?s的流体流过两平行平板的间隙，间隙宽

??4mm，流体在间隙内的速度分布为

u?cy?2(??y)， 其中C为待定常数，y为垂直于

平板的坐标。设最大速度 umax?4m/s， 试求最大速度在间隙中的位置及平板壁面上的切应力。

解：1）由速度分布可知y坐标原点位于下平板

由

duc??0?2??0?y? ???y??y???dy?2 即中心处 u取最大值，在两板中央取速度最大值

将y??/2 代入速度分布式 2）

???????c????22Umax??2??c?4Umax?4?4?16?m/s?

?c16????0.048??192?n/m2? ?3?4?10duc??2???2y? dy? y = 0

y??

????c??192(n/m2) ?流体作用于上下平板的壁面切应力都是192(n/m2)，且均指向流动方向，而正负号不同则源于应力正负向的规定。

5.油压机的活塞在自重及摩擦力的作用匀速下落。已知活塞自重G=190N,d=152mm,D=152.02mm,L=200mm.

1) 若采用 的油，试求活塞的下降速度； ??0.62Pa?s2）若下落速度U=39mm/s;试确定油的动力粘性系数。 解: 活塞与活塞套的流体运动也可看作是两平行平 板间的流体运动，活塞拖动油膜运动，线形速度分 布，于是活塞受到的摩擦力：

?U?dLD?d2此力方向向上与重力G相平衡

第8章 对流传热 1、对流传热的分类

2、要求会判断传热类型，选择合适的公式。

3、给出公式会计算对流传热系数，要求记住Nu准数的公式。 4、例题 5、习题

6、概念：特征尺寸、定性温度和特征速度 l特征尺寸，

–它反映了流场的几何特征，对于不同的流场特征尺寸的选择是不同的。如，对于流体平行流过平板选择沿流动方向上的长度尺寸；对于管内流体流动选择垂直于流动方向的管内直径；对于流体绕流圆柱体流动选择流动方向上的圆柱体外直径。 特征流速

–它反映了流体流场的流动特征，是可以参照的特征参数，且易于确定。不同的流场其流动特征不同，所选择的特征流速是不同的。如，流体流过平板，来流速度被选择为特征流速；流体管内流动，管道截面上的平均流速可作为特征流速；流体绕流圆柱体流动，来流速度可选择为特征流速。 定性温度

–准数中的物性参数是温度的函数，确定物性参数数值的温度称为定性温度。对于不同的流场定性温度的选择是不同的，这得根据确定该温度是否方便以及能否给换热计算带来较好的准确性来选取。一般的做法是，外部流动常选择来流流体

温度和固体壁面温度的算术平均值，称为膜温度；内部流动常选择管内流体进出口温度的平均值（算术平均值或对数平均值），当然也有例外。

7、空气横向流过直径为d＝5mm的铝质导线，空气温度tf＝10℃，流速vf＝1m/s，导线表面温度维持tw＝90℃，其电阻率为r＝0.0286?mm2/m。求：（1）对流给热系数h；（2）若要表面温度不变，允许通过的最大电流I。

解：（1）求对流给热系数h

定性温度tm?tw?tf2?90?10?50℃，查得： 2m2/s

?40~4000

?m?2.824?10?2计算得：Rem?w/m℃?m?17.95?10?6?vf?d?m1?0.005?106?2.78?10217.95由表14－2知，C＝0.615，n＝0.466

h?d?m?Num?C?RemnnC?Rem??m0.615?2780.466?0.02824h??

d0.005?47.83w/m2℃（2）求最大电流I

散热量Q?h?dL(tw?tf)?47.83?0.005(90?10)?L 电线电阻R??2L4L?3?0.0286?1.4566?10L? 2s??5?32发热量Q?I?R?1.4566?10L?I

若保持电线表面温度不变，则IR?h?dL(tw?tf)即：

21.4566LI2?47.83?0.005?80?L47.83?0.005?80?0.4566I?203.14AI2?

8、作业：P.149第8题。

第9章 辐射换热

1、黑体、人工黑体。黑体的吸收率=1辐射力：E ：单位时间、单位表面积向半

球空间辐射出的全部 波长（0--∞）范围的能量。单位 ：w /㎡ 3、斯蒂芬—波尔茨曼定律黑体辐射力：Eb = C0 (T/100)4 记

式中： C0 =5.67 W/(㎡K4) 叫黑体的辐射系数。记 实际物体的辐射力用下式计算：

E=εEb=εC0(T/100)4 W/㎡ε黑度（辐射率、发射率）的概念。

黑度的影响因素有哪些？

4、例：试分别计算2000K和5800K时黑体的最大单色辐射力所对应的波长。

解：直接利用维恩偏移定律； T =2000K时，?max·T ≈2.9 ×10-3 m·K ?max=2.9 ×10-3 /2000=1.45 μm T=5800时 ?max=2.9 ×10-3 /5800=0.5 μm T=290K: ?max=2.9 ×10-3 /290=10 μm

作业：P.170第1题，P.171第6题。

5、根据维恩偏移定律?max·T ≈2.9 ×10-3 （m·K），温度为2000K的黑体的最大单色辐射力所对应的波长为1.45（μm）。 （ ）

6、根据斯蒂芬—波尔茨曼定律, 黑体在温度为2000K时的辐射力是1000K时的辐射力的8倍。职 （ ）

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