兩相運動現(xiàn)象

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上兩相運動現(xiàn)象前言：“相”通常是指某一系統(tǒng)中具有相同成分和相同物理量、化學性質的均勻物質部分，也就是物質的單一狀態(tài)?！皟上唷被颉岸嘞唷蓖ǔＪ侵笟?固、氣-液、液-固系統(tǒng)，但是，就動力學的含義而言，不同速度、不同溫度和不同尺度的粒子或液滴也可以是不同的相。一般而言，各相之間應該有明顯的分解面。本書的這一章節(jié)主要介紹自然界和工業(yè)生產過程中存在的兩相運動現(xiàn)象并進行說明，然后概要解釋了兩相與多相研究的專用術語和基本特性參數(shù)。并對氣-固兩相流動給出了質量、動量、和能量的守恒方程。關鍵詞：兩相流、連續(xù)相方程、粒子與流體的相互作用。正文：一，概念：（1）相的概念：某一系統(tǒng)中成分相同，

2、物化性質相同的均勻物質部分。（2）兩（多）相流：必須同時考慮物質兩（多）相共存且具有明顯相界面的混合物的特殊流動。（3）質量流量（Q）：單位時間內流過通道總流通截面積的流體質量。兩相流總的質量流量是各相質量流量之和，即。（4）質量流率（q）：單位流通截面積上的質量流量，。多相系統(tǒng)的加工和處理過程：（1） 噴霧干燥：許多工業(yè)產品都是通過噴霧干燥得到的，如食品、清潔劑、藥品等。這種工藝是先將液體物質霧化，然后再通過高溫氣體使其干燥形成粉末。（2） 離心分離：流體與固體粒子的分離是氣-固兩相流的重要應用之一。（3）氣力輸送：氣力輸送廣泛地應用于工業(yè)中，如水泥、糧食、金屬粉末、煤等的運輸，其優(yōu)勢有連續(xù)

3、運行、安裝靈活、管道放置的任意性。（4）流化床：流化床是工業(yè)中多相流的一種重要裝置，它包括圓筒，多分布板等。其技術廣泛用于化工中，如煤的氣化、燃燒、液化，以及 有機物、生物和有毒廢物的處理等。二，專用術語和基本特性參數(shù)：（1） 質量流量和質量流率：指單位時間流過通道總流通截面積的流體質量，用Q表示；各相的質量流量分別用Q1，Q2表示，所以有： ； 質量流率是指單位流通截面積的質量流量，用q表示，截面積為A，則有 ；介質含量：設氣體-固體粒子混合物的體積為V，質量為M，其中氣體的體積為Vg，質量為Mg 固體粒子體積為Vp，質量為Mp；粒子數(shù)為N。則氣體質量占兩相混合物質量的分數(shù)為質量含氣率，則所

4、以固體粒子質量含固率相應的，氣體體積占兩相混合物體積的分數(shù)為容積含氣率。粒子-流體的相互作用單粒子在流體中的受力分析所謂的阻力是流體對運動粒子的粘性力和壓力的合力。靜止粒子在速度為u在靜止流體中運動時所受作用力。對于勻速、等溫、不可壓縮及無限大流場的實際流體，當單粒子在流體中運動且具有相對速度（）時，由于流體的粘性，在粒子表面有一粘性附面層。粒子受到的流體阻力可表示成； 其中表示連續(xù)相的密度，表示阻力系數(shù)，和表示流體和粒子的速度，A表示沿相對速度方向的投影面積. 通過實驗得到的阻力系數(shù)主要是Newton公式及標準阻力曲線。在流體-粒子相對速度很低的情況下，雷諾數(shù)很小慣性力遠遠小于粘性力，Sto

5、kes給出阻力系數(shù)的分析解，即 當顆粒雷諾數(shù)逐漸增大時，Oseen近視地考慮慣性項，得到阻力系數(shù)為 隨著顆粒雷諾數(shù)繼續(xù)增大時，Newton對球體以很大速度在不可壓縮粘性流體中做勻速運動進行了實驗，得到阻力系數(shù)為 500 非穩(wěn)定力如果流體中的粒子處于加速運動的狀況，則流體與粒子講的相對加速度會產生不穩(wěn)定的力。相對加速度產生的力可分成兩部分，即虛擬質量力和Basset力：虛擬質量力與粒子-流體相對加速度方向相反，其表達式為： 對于氣固兩相流，氣體密度遠遠小于粒子密度，所以虛擬質量力對于慣性力來說可以忽略Basset力由于流體表面的附面層不穩(wěn)定，使粒子受到受到一個隨時間變化的流體作用力，而且與粒子的

6、加速歷程有關，其大小為：不均勻流場對粒子的作用由于流體速度和壓強不均勻性而作用于粒子上的力稱為不均勻流場力，包括壓強梯度力和速度梯度力。壓強梯度力：在有壓強梯度的流動中，由于粒子周圍流體局部壓力梯度的存在，總有壓強的合力作用在粒子上。其大小為：利用高斯定理得可見該力的大小等于粒子的體積與壓強梯度的模的乘積，方向與壓強梯度相反。升力:對在流動流體中的粒子而言，由于流場中出現(xiàn)速度旋度，流體將對粒子產生一種與相對速度垂直的力，稱為升力。一類是Magnus一類是滑移剪切升力單粒子的運動方程建立粒子運動方程=其中粒子云與流體的相互作用 實驗測量表明，流體流過靜止不動的球形粒子層，流體在單位長度流動方向上受到的阻力為定常條件下，容積全粒子作用于流體的合力必然等于壓降乘以流動的截面積，即最后整理得氣-固兩相流動守恒：（1）流場的統(tǒng)計平均方法：a.時間平均法：對流場中某點流場性質求取一段時間的平均。b.空間平均法：空間平均值通常采用某一體積范圍內的平均值。c.系統(tǒng)平均值：系統(tǒng)在某給定時刻處于某特定位置的概率。（2）準一維兩相流的守恒方程準一維流動是指流動僅沿某一方向性質有所改變的流動。連續(xù)相的連續(xù)性方程：連續(xù)相的動量方程：（3）能量方程 根據(jù)熱力學第