材料加工冶金传输原理第十六章(吴树森版)

材料加工冶金传输原理完整(吴树森)ppt课件

即
vx y
y0 0 .3 3 2 0 6 v
v x
即
0
vx y
y 0 0 . 3 3 2 v
v x
总摩阻 D : (b为板宽 )
L
D 0 d A b 0 d x 0 . 6 6 4 v b R e L
A
0
总阻力系数 :C d :
Cd
D
0
.5
v
2
A
1 .3 2 8
边界层理论的物理意义：
把绕流物体流动分为两个部分，即边界层的流动和势流流
动，主流区流动未受到固体壁面的影响，不发生切变，
故
这种无切变，不可压缩流体的流动称为势流。
4.1.2 边界层的流yx 态0
层流边界层：开始进入表面的一段距离，δ较小，
流体的扰动不够发展，粘性力起主导作用。
17.05.2020 .
vy
vx y
1
P x
2vx y 2
平板表面边界层
Q
P y
0
又势流区 vx
v,无压力降 ,依
流体柏努利方程 ,故有平板表面 P 0 x
17.05.2020 .
6
4.2.2 微分方程的解:
vx
vx x
vy
vx y
2v x y 2
vx vy 0 x y 布拉修斯对上方程组引入流函数 ( x, y ),将偏微分方程化为可解的常微分方程
3
过渡区：随x的增大， δ也增大，惯性力作用上升，层→湍转变为过渡区
湍流边界层：靠近平板表面，粘性力仍处于主导地位（y=0,vx=0)有一定厚度的层流表层在湍流边界层内，距离面板远处的流体，虽流速略小于vx,但已变得较大，并为湍流，称其为湍流核心区。

材料加工冶金传输原理课件(吴树森)

用翼栅及高温，化学，用翼栅及高温，化学，多相流动理论成功设计制造大型气轮机，水轮机，计制造大型气轮机，水轮机，涡喷发动机等动力机械，机械，为人类提供单机达百万千瓦的强大动力。
气轮机叶片
大型水利枢纽工程，超高层建筑，大型水利枢纽工程，超高层建筑，大跨度桥梁等的设计和建造离不开水力学和风工程。梁等的设计和建造离不开水力学和风工程。
50～60年代又改进为船型，阻力系数为0.45。
80年代经风洞实验系统研究后，进一步改进为鱼型，阻力系数为0.3。
后来又出现楔型，阻力系数为0.2。
90年代以后，科研人员研制开发了气动性能更优良的未来型汽车，阻力系数仅为0.137。
90年代以后，科研人员研制开发了气动性能更优良的未来型汽车，阻力系数仅为0.137。
虽然生活在流体环境中，虽然生活在流体环境中，人们对一些流体运动却缺乏认识，比如：流体运动却缺乏认识，比如：
1. 高尔夫球：表面光滑还是粗糙？表面光滑还是粗糙？ 2. 汽车阻力：来自前部还是后部？汽车阻力：来自前部还是后部？ 3. 机翼升力：来自下部还是上部？来自下部还是上部？
高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰。
现在的高尔夫球表面有许多窝，在同样大小和重量下，现在的高尔夫球表面有许多窝，在同样大小和重量下，飞行距离为光滑球的5倍飞行距离为光滑球的倍。
光滑的球和非光滑球对比
汽车发明于19世纪末世纪末。汽车阻力汽车发明于世纪末。
当时人们认为汽车高速前进时的阻力主要来自车前部对空气的撞击。对空气的撞击。
此后，此后，流体力学的发展主要经历了三个阶段：
１.伯努利所提出的液体运动的能量估计及欧拉所提出的液体运动的能量估计及欧拉所提出的液体运动的解析方法，所提出的液体运动的解析方法，为研究液体运动的规律奠定了理论基础，动的规律奠定了理论基础，从而在此基础上形成了一门属于数学的古典“水动力学” 成了一门属于数学的古典“水动力学”（或古流体力学” 典“流体力学”）。

材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)

第一章流体的主要物理性质1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？答：流体是指没有固定的形状、易於流动的物质。

它包括液体和气体。

流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。

2、在图所示的虹吸管中，已知 H1=2m , H2=6m ，管径D=15mm ，如果不计损失，问 S 处的压强应为多大时此管才能吸水？此时管内流速u 2及流量Q 各为若干？(注意：管B 端并未接触水面或探入水中)解：选取过水断面 1-1、2-2及水准基准面 O-O ，列1-1面(水面)到2-2面的贝努利方程再选取水准基准面 O' -O',列过水断面2-2及3-3的贝努利方程(B) 因V2=V3 由式(B)得(P 1 P 2)用U 形管中液柱表示，所以 Q A 2)2gh(A)—(0.1)2 ；2 9.81 °.2 (13.552103 1 103)0.074 (m 3/s)[1 (A 2)2]4103 (1 (CL)2)&10.15式中、——被测流体和U 形管中流体的密度如图6-3 17(a)所示，为一连接水泵出口的压力水管，直径 d=500mm 弯管与水准的夹角 45° ,水流流过弯管时有一水准推力，为了防止弯管发生位移，筑一混凝土镇墩使管道固定。

若通过管道的流量s,断面1-1和2-2中心点的压力 P1相对=108000N/肝，P2相对=105000N/肝。

试求作用在镇墩上的力。

［解］如图6 3 17(b)所示，取弯管前彳爰断面 1 — 1和2-2流体为分离体，现分析分离体上外力和动量变化5、有一文特利管(如下图)，已知d 1 15cm, d 2=10cm,水银差压偏亦E 若不计阻力损失，求常温(20 C)下,通过文氏管的水0最1 * I解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量跚力另2P —const 可建立有关此截面的伯努利方程: 22V 1 2侦 P 22根据连续性方程，截面1和2上的截面积A I 和A 2与流体流速V I 和V 2的关系式为二二二所以V 22( P 1 P 2) A 2 2,° (J图也丁吸管 C/ 、通过管子的流体流量为 Q A 2(P1 P 2)［1 (A 2)2】iA 1设管壁对流体的作用力 R,动量方程在x 轴的投影为:动量方程在x 轴的投影为：镇墩对流体作用力的合力 R 的大小及方向为:流体对镇墩的作用力 P 与R 的大小相等方向相反。

材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)

Q A2
2gh( ' ) (0.1)2 [1 ( A2 )2 ] 4
A1
2 9.81 0.2 (13.55103 1103 ) 0.074 (m3/ 103 (1 ( 0.12 )2 ) 0.152
s)
式中、 ' ——被测流体和 U 形管中流体的密度。
如图6-3—17(a)所示，为一连接水泵出口的压力水管，直径 d=500mm，弯管与水平的夹角 45°，水流流过弯管时有一水平推力，为了防止弯管发生位移，筑一混凝土镇墩使管道固定。若通过管道的流量0.5m3/s，断面1-1和2-2中心点的压力 p1相对=108000N/㎡，p2相对 =105000N/㎡。试求作用在镇墩上的力。
第一章流体的主要物理性质
1-1 何谓流体，流体具有哪些物理性质？答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。
2、在图 3.20 所示的虹吸管中，已知 H1=2m，H2=6m，管径 D=15mm，如果不计损失，问 S
处的压强应为多大时此管才能吸水?此时管内流速υ2 及流量 Q 各为若干?(注意：管 B 端并
2.5 105
4. 常压下，20℃的空气以 10m/s 的速度流过一平板，试用布拉修斯解求距平板前缘 0.1m，
vx/v∞=0 处的 y，δ，vx，vy，及 avx/y
解：平板前缘 0.1m 处
Reห้องสมุดไป่ตู้
Vx
10 0.1 15.06 10
6
6.64 104
2 105
故为层流边界层
又由
Vx 0 V
而
V V0
当流进长度不是很长（l=0.065dRe)，Rex 小于 Recr 时为充分发展的层流。随着流进尺寸的进一步增加至 l=25-40d 左右，使得 Rex 大于 Recr 时为充分发展的湍流

材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)

第一章流体的主要物理性质1-1谓流体，流体具有哪些物理性质？答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。

它包括液体和气体。

流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。

2、在图3.20所示的虹吸管中，已知H1=2m ，H2=6m ，管径D=15mm ，如果不计损失，问S 处的压强应为多大时此管才能吸水?此时管流速υ2及流量Q 各为若干?(注意：管B 端并未接触水面或探入水中)解：选取过水断面1-1、2-2及水平基准面O-O ，列1-1面(水面)到2-2面的贝努利程再选取水平基准面O ’-O ’，列过水断面2-2及3-3的贝努利程(B) 因V2=V3 由式(B)得图3.20 虹吸管gpH gpa 220222121υγυγ++=++gppa 22222υγγ++=gp g p H H a 202)(2322221υγυγ++=+++ggp2102823222υυγ+=++)(28102水柱m p=-=γ)(19620981022a p p =⨯=)/(85.10)410(8.92)2(222s m ppg a =-⨯=--=γγυ)/(9.1)/(0019.085.104)015.0(3222s L s m A Q ==⨯⨯==πυ5、有一文特利管(如下图)，已知d 1 =15cm ，d 2=10cm ，水银差压计液面高差∆h =20cm 。

若不计阻力损失，求常温(20℃)下，通过文氏管的水的流量。

解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量静压力差p 1和p 2，则由式const v p=+22ρ可建立有关此截面的伯努利程： ρρ22212122p v p v +=+ 根据连续性程，截面1和2上的截面积A 1和A 2与流体流速v 1和v 2的关系式为2211v A v A =所以 ])(1[)(2212212A A p p v --=ρ 通过管子的流体流量为 ])(1[)(2212212A A p p A Q --=ρ )(21p p -用U 形管中液柱表示，所以074.0))15.01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22223332212'2=-⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=--∆=πρρρA A h g A Q (m 3/s)式中 ρ、'ρ——被测流体和U 形管中流体的密度。

材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)

第一章流体的主要物理性质1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。

它包括液体和气体。

流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。

2、在图3.20所示的虹吸管中，已知H1=2m ，H2=6m ，管径D=15mm ，如果不计损失，问S 处的压强应为多大时此管才能吸水?此时管内流速υ2及流量Q 各为若干?(注意：管B 端并未接触水面或探入水中)解：选取过水断面1-1、2-2及水平基准面O-O 1-1面(水面)到2-2面的贝努利方程再选取水平基准面O ’-O ’，列过水断面2-2及3-3的贝努利方程(B) 因V2=V3 由式(B)得图3.20 虹吸管gpH gpa 220222121υγυγ++=++gppa 22222υγγ++=gp g p H H a 202)(2322221υγυγ++=+++ggp2102823222υυγ+=++)(28102水柱m p=-=γ)(19620981022a p p =⨯=)/(85.10)410(8.92)2(222s m ppg a =-⨯=--=γγυ)/(9.1)/(0019.085.104)015.0(3222s L s m A Q ==⨯⨯==πυ5、有一文特利管(如下图)，已知d 1 =15cm ，d 2=10cm ，水银差压计液面高差∆h =20cm 。

若不计阻力损失，求常温(20℃)下，通过文氏管的水的流量。

解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量静压力差p 1和p 2，则由式const v p =+22ρ可建立有关此截面的伯努利方程： ρρ22212122p v p v +=+ 根据连续性方程，截面1和2上的截面积A 1和A 2与流体流速v 1和v 2的关系式为2211v A v A =所以 ])(1[)(2212212A A p p v --=ρ 通过管子的流体流量为 ])(1[)(2212212A A p p A Q --=ρ )(21p p -用U 形管中液柱表示，所以074.0))15.01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22223332212'2=-⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=--∆=πρρρA A h g A Q (m 3/s)式中 ρ、'ρ——被测流体和U 形管中流体的密度。

材料加工冶金传输原理课件(吴树森概要

Pa
2018/10/14
4
第一章动量传输的基本概念
1、 1 流体及连续介质模型在剪切应力的作用下会发生连续的变形的物质。
1、流体的定义:
流体的密度
m lin v 0 V
ΔV 从宏观上看应足够小，而从微观上看应足够大。
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5
1.1 流体的概念及连续介质模型
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27
Fn Fτ
F
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22
流体的静压力及其特点： 2. 流体中任意点上的静压力在各方向上均相等而与方向无关。证明：在静止的流体中取一无限小的三角形，(如图所示）它包含有P点。三角体的厚度取单位厚度，现分析其受力的情况，先考虑X方向的力： dz=1 y
dy
Pθ dx 2 dy 2
P2 2 1 P1
2 1
P1 P2
2、等压时（P1=P2）
2
T1 1 T2
T0 0 t 0 Tt 1 t
β=1/273
11
2 1
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T2 T1
流体的基本性质当气体的压力不太高（<10kPa) ,或速度不太高 (<70m/s)时，可认为是不可压缩的。 3、绝热时当气体没有摩擦，又没有热交换时，可认为是绝热可逆过程：
第一篇
动量的传输
概述冶金过程：是物理化学过程、动量、热量、质量传输过程的组合过程。传输理论的基础：质量守恒定律；动量守恒定律；能量守恒定律。研究的目的：研究速率过程（动量、热量、质量）本学科的现状与发展
2018/10/14
2
工程单位制；基本单位：长度，时间，力一单位制：国际单位制；基本单位：长度，时间，质量工程单位制规定：质量为1kg的物体在标准重力加速度处所受的引力为1kg力。缺点g 随地点的不同而异，力不能作为基本单位，且kg Kgf是不同的概念。国际单位制：基本单位：米（m）公斤（kg）秒（s）度（℃）（K）导出单位：力—牛顿（1N=1kg×m/S）能量——焦耳（1J=1kg· ㎡/S² ）压力（强）——帕斯卡（Pa=N/㎡）功率——瓦（W=J/s）

《冶金传输原理》吴铿编质量传输习题参考答案

《冶金传输原理》吴铿编质量传输习题参考答案第十六章习题参考答案（仅限参考）1. 解：（1）44444262638382290.27%CH CH CH CH CH C H C H C H C H CO CO y M y M y M y M y M ω==+++（2）44262638382216.82CH CH C H C H C H C H CO CO M y M y M y M y M =+++= （3）4449.6210CH CH p y p Pa ==?2. 解：52AB 1/31/3A B1.5610/D m s p V V -==?+3. 解：CH 4的扩散体积24.42，H2的扩散体积7.072AB 1/31/3A B3.1910/D m s p V V ==?+-54. 解：（1）22222222 3.91/CO CO O O H O H O N N v v v v v m s ωωωω=+++= （2）22222222 4.07/m CO CO O O H O H O N N v y v y v y v y v m s =+++= （3）()()()22222220.212/CO CO CO CO CO CO M p kg m s RT ρ=-=-=-?j υυυυ （4）()()()2222225.33/CO CO CO CO m CO m p c mol m s RT=-=-=-?J υυυυ5. 解：（1）21% （2）21%（3）15.46pVm nM M kg RT === （4）230.117/O mkg m V ρ==（5）230.378/N mkg m V ρ==（6）30.515/mkg m Vρ==空气（7）317.4/c mol m Mρ==空气空气（8）29.6g/mol（9）2247.910N N p y p Pa ==?6. 证明：A A A A AA A AB B A A B Bm n M x M m n M n M x M x M ω===++ 得证。

材料加工冶金传输原理课件(吴树森)材料加工冶金传输原理

0.3 费克定律
.
0.3 费克定律对两组分系统，通过分子扩散
传递的组分A的质量通量密度为
jA
DAB
d A
dy
(0.5)
式中， J A
质量通量密度（
kg ）； m2 s
钢的表面渗碳
DAB (组分A在组分B中的）扩散系数(m2 S)；
dA 组分A的浓度梯度（kg
m3 );
dy
m
“—”号——质量通量的方向与浓度梯度的方向相反，即组分A 朝着浓度降低的方向传递。
0.4 三种传输现象的普遍规律
0.4 三种传输现象的普遍规律(类比关系）对比（0.2）、（0.4）、（0.5）式
d(v) (0.2) ( 常量）
dy
q a d(CpT )
(0.4)
dy
பைடு நூலகம்
jA
材料加工冶金传输原理
课程性质
该课是材料加工冶金工程类专业基础课程。其特点是运用到较多高等数学方面知识，课程难度较高，该课与冶金热力学与动力学、金属学共同构成专业基础核
心课程。
一、什么是传输过程？绪论
传输过程是动量传输、热量传输、质量传输过程的总称，简称 “三传” 或者 “传递现象”。是工程技术领域中普遍存在的物理现象。
❖ 动量传输：垂直于流体流动的方向上，动量由高速度区向低速度区的转移。
❖ 热量传输：热量由高温度区向低温度区的转移。
❖ 质量传输：物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区的转移。
“三传”的联系：
动量、热量、质量三种传输过程有其内在的联系，三者之间有许多相似之处，在连续介质中发生的 “三传” 现象有共同的传递机理。在实际工程中，三种传输现象常常是同时发生的。

材料加工冶金传输原理习题答案吴树森版

第一章流體的主要物理性質1-1何謂流體，流體具有哪些物理性質？答：流體是指沒有固定的形狀、易於流動的物質。

它包括液體和氣體。

流體的主要物理性質有：密度、重度、比體積壓縮性和膨脹性。

2、在圖所示的虹吸管中，已知H1=2m ，H2=6m ，管徑D=15mm ，如果不計損失，問S 處的壓強應為多大時此管才能吸水?此時管內流速υ2及流量Q 各為若干?(注意：管B 端並未接觸水面或探入水中)解：選取過水斷面1-1、2-2及水準基準面O-O 1-1面(水面)到2-2面的貝努利方程再選取水準基準面O ’-O ’，列過水斷面2-2及3-3的貝努利方程(B) 因V2=V3 由式(B)得圖虹吸管 gpH gpa 220222121υγυγ++=++gppa 22222υγγ++=gp g p H H a 202)(2322221υγυγ++=+++ggp2102823222υυγ+=++)(28102水柱m p =-=γ)(19620981022a p p =⨯=)/(85.10)410(8.92)2(222s m p p g a=-⨯=--=γγυ)/(9.1)/(0019.085.104)015.0(3222s L s m A Q ==⨯⨯==πυ5、有一文特利管(如下圖)，已知d 1 =15cm ，d 2=10cm ，水銀差壓計液面高差∆h =20cm。

若不計阻力損失，求常溫(20℃)下，通過文氏管的水的流量。

解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2處測量靜壓力差p 1和p 2，則由式const v p =+22ρ可建立有關此截面的伯努利方程： ρρ22212122p v p v +=+根據連續性方程，截面1和2上的截面積A 1和A 2與流體流速v 1和v 2的關係式為2211v A v A =所以 ])(1[)(2212212A A p p v --=ρ 通過管子的流體流量為 ])(1[)(2212212A A p p A Q --=ρ )(21p p -用U 形管中液柱表示，所以074.0))15.01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22223332212'2=-⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=--∆=πρρρAAhgAQ(m3/s)式中ρ、'ρ——被測流體和U形管中流體的密度。

冶金传输原理(吴树森版)复习题库(DOC)

一、名词解释1 流体：能够流动的物体。

不能保持一定的形状，而且有流动性。

2 脉动现象：在足够时间内，速度始终围绕一平均值变化，称为脉动现象。

3 水力粗糙管：管壁加剧湍流，增加了流体流动阻力，这类管称为水力粗糙管。

4 牛顿流：符合牛顿粘性定律的流体。

5 湍流：流体流动时，各质点在不同方向上做复杂无规则运动，相互干扰的运动。

这种流动称为湍流。

6 流线：在同一瞬时，流场中连续不同位置质点的流动方向线。

7 流管：在流场内取任意封闭曲线，通过该曲线上每一点，作流线，组成的管状封闭曲面，称流管。

8 边界层：流体通过固体表面流动时，在紧靠固体表面形成速度梯度较大的流体薄层称边界层。

9 伪塑性流:其特征为（），当n＜1时，为伪塑型流。

10非牛顿流体:不符合牛顿粘性定律的流体，称之为非牛顿流体，主要包括三类流体。

11宾海姆塑流型流体:要使这类流体流动需要有一定的切应力ι时流体处于固结状态，只有当切应力大于ι时才开始流动。

12稳定流:运动参数只随位置改变而与时间无关，这种流动就成为稳定流。

13非稳定流:流场的运动参数不仅随位置改变，又随时间不同而变化，这种流动就称为非稳定流。

14迹线:迹线就是流体质点运动的轨迹线，特点是:对于每一个质点都有一个运动轨迹，所以迹线是一族曲线，而且迹线只随质点不同而异，与时间无关。

16 水头损失:单位质量（或体积）流体的能量损失。

17 沿程阻力:它是沿流动路程上由于各流体层之间的内摩擦而产生的流动阻力，也叫摩擦阻力。

18 局部阻力:流体在流动中因遇到局部障碍而产生的阻力。

19脉动速度:脉动的真实速度与时均速度的差值成为脉动速度。

20 时均化原则:在某一足够长时间段内以平均值的速度流经一微小有效断面积的流体体积，应该等于在同一时间段内以真实的有脉动的速度流经同一微小有效断面积的流体体积。

21热传导:物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动进行的热量传递称为热传导。

材料成形原理_吴树森_答案(铸造).

第一部分：液态金属凝固学1.1 答：（1）纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成。

原子集团的空穴或裂纹内分布着排列无规则的游离的原子，这样的结构处于瞬息万变的状态，液体内部存在着能量起伏。

（2）实际的液态合金是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡组成的鱼目混珠的“混浊”液体，也就是说，实际的液态合金除了存在能量起伏外，还存在结构起伏。

1.2答：液态金属的表面张力是界面张力的一个特例。

表面张力对应于液－气的交界面，而界面张力对应于固－液、液－气、固－固、固－气、液－液、气－气的交界面。

表面张力ς和界面张力ρ的关系如（1）ρ＝2ς/r,因表面张力而长生的曲面为球面时，r为球面的半径；（2）ρ＝ς（1/r1+1/r2）,式中r1、r2分别为曲面的曲率半径。

附加压力是因为液面弯曲后由表面张力引起的。

1.3答：液态金属的流动性和充型能力都是影响成形产品质量的因素；不同点：流动性是确定条件下的充型能力，它是液态金属本身的流动能力，由液态合金的成分、温度、杂质含量决定，与外界因素无关。

而充型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关。

提高液态金属的充型能力的措施：（1）金属性质方面：①改善合金成分；②结晶潜热L要大；③比热、密度、导热系大;④粘度、表面张力大。

（2）铸型性质方面：①蓄热系数大；②适当提高铸型温度；③提高透气性。

（3）浇注条件方面：①提高浇注温度；②提高浇注压力。

（4）铸件结构方面：①在保证质量的前提下尽可能减小铸件厚度；②降低结构复杂程度。

1.4 解：浇注模型如下：则产生机械粘砂的临界压力 ρ＝2ς/r显然 r ＝21×0.1cm ＝0.05cm 则ρ＝410*5.05.1*2－＝6000Pa不产生机械粘砂所允许的压头为H ＝ρ/（ρ液*g ）＝10*75006000＝0.08m1.5 解：由Stokes 公式上浮速度 92(2v )12r r r －＝r 为球形杂质半径，γ1为液态金属重度，γ2为杂质重度，η为液态金属粘度γ1＝g*ρ液＝10*7500＝75000 γ2＝g 2*ρMnO ＝10*5400＝54000所以上浮速度 v ＝0049.0*95400075000(*10*1.0*223）－）（－＝9.5mm/s3.1解：（1）对于立方形晶核△G 方＝－a 3△Gv+6a 2ς①令d △G 方/da ＝0 即－3a 2△Gv+12a ς＝0，则临界晶核尺寸a *＝4ς/△Gv ，得ς＝4*a △Gv ，代入① △G 方*＝－a *3△Gv ＋6 a *24*a △Gv ＝21a *2△Gv均质形核时a *和△G 方*关系式为：△G 方*＝21 a *3△Gv （2）对于球形晶核△G 球*＝－34πr *3△Gv+4πr *2ς临界晶核半径r *＝2ς/△Gv ，则△G 球*＝32πr *3△Gv 所以△G 球*/△G 方*＝32πr *3△Gv/(21 a *3△Gv) 将r*＝2ς/△Gv ，a *＝4ς/△Gv 代入上式，得 △G 球*/△G 方*＝π/6<1，即△G 球*<△G 方* 所以球形晶核较立方形晶核更易形成3-7解： r 均*＝(2ςLC /L)*(Tm/△T)＝319*6.618702731453*10*25.2*25）＋（－cm ＝8.59*10－9m△G 均*＝316πςLC 3*Tm/（L 2*△T 2）＝316π*262345319*)10*6.61870(2731453*10*10*25.2(）＋（）－＝6.95*10－17J3.2答：从理论上来说，如果界面与金属液是润湿得，则这样的界面就可以成为异质形核的基底，否则就不行。

材料加工冶金传输原理吴树森

M
ABM CD
d
(
dx 0
vxdy)dx
从AC面流出的动量：v
d dx
(
0
vxdy)dx
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11
x方向净输出动量的速率：
0
vx2dy
d dx
(
0
vx2dy)dx
0
vx2dy
v
d dx
(
0
vx dy )dx
d dx
(
0
vx2dy)dx
v
d dx
(
0
vx dy )dx
净输出控制体的动量之速率作用于控制体的外力之和
即：沿y方向上可分为三个区：层流底层，缓冲区，湍流关键区。
层流边界层
过渡区湍流边界层
v∞
v∞
紊流关键区
v∞
vx
缓冲区 vx
层流底层
2024/10/10
4
一般平板 :
实验表明 : 4.1.3 管流边界层:
Le起始段
Rec 3105
1
L Re
层流
湍流
层流：当Re Re c,即层流边
界层在流过一段距离后其（x)
当流体绕物体流动时，常会发生边界层旳脱离，而形成回流区，以流体绕圆柱体流动为例，来阐明该现象。
当流体流经如图所示旳
圆柱表面时形成如图所示旳附面层，（图中虚线）A点
C BD
E
旳速度为零叫滞点，从A点
到B点，因为截面旳减小，
则流速增长，压力减小，从B点到C点，截面增长速度减小，压力增长，因而曲面边界层旳特点是在x方向有压力梯度。而正是这个压力梯度使得边界层发生脱离和漩涡产生。
第四章

材料加工冶金传输原理(吴树森版)习题答案共19页word资料

第一章流体的主要物理性质1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。

它包括液体和气体。

流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。

1-2某种液体的密度ρ=900 Kg ／m 3，试求教重度y 和质量体积v 。

解：由液体密度、重度和质量体积的关系知： ∴质量体积为)/(001.013kg m ==ρν1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN ／m 2时体积为995cm 3，当压强为1MN ／m 2时体积为1000 cm 3，问它的等温压缩率k T 为多少?解：等温压缩率K T 公式(2-1): TT P V V K ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆-=1 ΔV=995-1000=-5*10-6m 3注意：ΔP=2-1=1MN/m 2=1*106Pa将V=1000cm 3代入即可得到K T =5*10-9Pa -1。

注意：式中V 是指液体变化前的体积1.6 如图1.5所示，在相距h ＝0.06m 的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。

当薄板以匀速v ＝0.3m/s 被拖动时，每平方米受合力F=29N ，求两种油的粘度各是多少?解：流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力为平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡，即代入数据得η=0.967Pa.s第二章流体静力学（吉泽升版）2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点?解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。

质量力是作用在流体内部任何质点上的力，大小与质量成正比，由加速度产生，与质点外的流体无关。

而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。

2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何?解：流体静压强指单位面积上流体的静压力。

静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。

材料加工冶金传输原理课件___

材料加工冶金传输原理课件___材料加工冶金传输原理课件吴树森》是一门介绍材料加工冶金传输原理的课程。

以下是该课程的基本信息：主讲教师：___课程名称：材料加工冶金传输原理课程内容：介绍材料加工和冶金过程中的传输原理，包括质量传输、热传输和动量传输等方面的知识。

课程目标：帮助学生理解材料加工和冶金中的传输原理，能够应用传输原理解决相关问题。

适用对象：该课程适用于材料科学与工程、冶金工程等相关专业的本科生和研究生。

课程时长：预计课程时长为一学期，授课内容包括理论讲解和实践案例分析。

参考教材：根据教师推荐教材进行研究。

该课程旨在通过深入浅出的讲解，帮助学生建立起对材料加工和冶金传输原理的基本认知，为将来从事相关领域的工作做好准备。

本课程旨在探讨材料加工冶金传输原理的基本概念、原理和应用。

通过研究本课程，学生将深入了解材料加工过程中的传输原理，以及如何应用这些原理来优化材料加工过程。

传热原理热传导对流传热辐射传热传质原理扩散对流传质蒸发和冷凝传动原理力学传动液压传动气动传动传感原理传感器的基本原理压力传感器温度传感器流量传感器控制原理控制系统的基本原理开环控制和闭环控制PID控制器通过研究本课程，学生将能够：理解材料加工冶金传输原理的基本概念和原理掌握传热、传质、传动、传感和控制原理的基本知识运用传输原理来分析和解决材料加工过程中的问题提出优化材料加工过程的建议和方法本课程将通过理论讲授、实例分析和实验实践相结合的方式进行教学。

每周将安排一次理论课，涵盖主要内容，并提供相关的练和案例分析。

此外，还将进行实验课程，通过实际操作来加深对传输原理的理解和应用。

学生的研究将通过作业、课堂参与和期末考试进行评估。

作业将涵盖课程中的关键概念和问题，课堂参与将考察学生对课程内容的理解和能力，期末考试将全面测试学生对课程的掌握程度。

___，材料加工冶金传输原理，机械工业出版社___，材料加工传输原理导论，高等教育出版社说明学生在修读《材料加工冶金传输原理课件吴树森》课程期间可以达到的研究目标理解材料加工冶金传输原理的基本概念和理论掌握材料加工冶金传输过程中的常见技术和方法能够分析和评估材料加工冶金传输过程中的问题，并提出解决方案培养对材料加工冶金传输原理的兴趣和研究能力在实际工程项目中应用所学的材料加工冶金传输原理进行实践和创新通过研究《材料加工冶金传输原理课件吴树森》，学生将能够全面理解和应用这门课程的知识，为未来的研究和职业发展打下坚实的基础。

材料加工冶金传输原理习题答案吴树森版）

材料加⼯冶⾦传输原理习题答案吴树森版）第⼀章流體的主要物理性質1-1何謂流體，流體具有哪些物理性質？答：流體是指沒有固定的形狀、易於流動的物質。

它包括液體和氣體。

流體的主要物理性質有：密度、重度、⽐體積壓縮性和膨脹性。

2、在圖3.20所⽰的虹吸管中，已知H1=2m ，H2=6m ，管徑D=15mm ，如果不計損失，問S 處的壓強應為多⼤時此管才能吸⽔?此時管內流速υ2及流量Q 各為若⼲?(注意：管B 端並未接觸⽔⾯或探⼊⽔中)解：選取過⽔斷⾯1-1、2-2及⽔準基準⾯O-O ，列1-1⾯(⽔⾯)到2-2⾯的⾙努利⽅程再選取⽔準基準⾯O ’-O ’，列過⽔斷⾯2-2及3-3的⾙努利⽅程(B) 因V2=V3 由式(B)得5、有⼀⽂特利管(如下圖)，已知d 1 =15cm ，d 2=10cm ，⽔銀差壓計液⾯⾼差?h =20cm 。

若不計阻⼒損失，求常溫(20℃)下，通過⽂⽒管的⽔的流量。

解：在喉部⼊⼝前的直管截⾯1和喉部截⾯2處測量靜壓⼒差p 1和p 2，則由式const v p =+22ρ可建⽴有關此截⾯的伯努利⽅程：ρρ22212122p v p v +=+根據連續性⽅程，截⾯1和2上的截⾯積A 1和A 2與流體流速v 1和v 2的關係式為所以 ])(1[)(2212212A A p p v --=ρ通過管⼦的流體流量為 ])(1[)(2212212A A p p A Q --=ρ )(21p p -⽤U 形管中液柱表⽰，所以074.0))15.01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22223332212'2=-??-=--?=πρρρA A h g A Q (m 3/s)式中ρ、'ρ——被測流體和U 形管中流體的密度。

圖3.20 虹吸管如圖6-3—17(a)所⽰，為⼀連接⽔泵出⼝的壓⼒⽔管，直徑d=500mm，彎管與⽔準的夾⾓45°，⽔流流過彎管時有⼀⽔準推⼒，為了防⽌彎管發⽣位移，築⼀混凝⼟鎮墩使管道固定。

传输过程原理大纲

传输过程原理课程编号：30120172课程名称：传输过程原理英文名称：Principle of Transfer Phenomena任课教师：学分： 2 （课内学时2/周）开课学期：秋季课程类别：必修课程性质：专业基础课先修课程：微积分、大学物理、大学化学教材：吴树森，材料加工冶金传输原理，机械工业出版社，2001年1月第1版，北京。

一、课程简介：本课程系统地介绍了动量、热量及质量传输的观点，阐述了流体流动过程、传热过程以及传质过程的基本理论，并结合学科发展前沿和相关领域的最新研究成果介绍了传输理论在材料加工中的应用。

材料加工中所涉及到的三种传输现象是相互关联、相互制约及相互影响的。

本课程首先从物理上阐明传输现象中的基本概念，从数学上阐明了描述传输现象的理论模型，并简要分析了三种传输现象之间的相似性，以使学生加深对基本概念和基本理论的理解。

为了帮助学生对课程内容的理解和运用，在教学中将安排相当数量的例题和习题。

二、基本要求：三、内容提要：绪论0.1 动量、热量和质量传输的相似性0.2 传输过程的研究方法第一章流体的基本性质1.1 流体的概念及连续介质模型1.2 流体的主要物理性质1.3 流体的粘性和牛顿内摩擦定律1.4 非牛顿流体第二章流体静力学2.1 作用在物体上的力与流体的静压力2.2 流体静力方程2.3 压力表示方法及压力的测试2.4 平面及曲面上的总压力第三章流体动力学3.1 流体的流动3.2 连续性方程3.3 理想流体动量传输方程——Euler方程3.4 实际流体动量传输方程——Navier-Stokes方程3.5 流体流动中的能量守恒方程——Bernoulli方程3.6 流体基本方程的应用第四章层流流动和紊流流动4.1 流体流动状态及阻力分类4.2 流体的层流运动4.3 流体的紊流运动4.4 沿程阻力系数4.5 局部阻力第五章边界层流动5.1 边界层理论的基本概念5.2 平面层流边界层微分方程5.3 边界层内的积分方程5.4 平面绕流摩擦阻力计算第六章多相流动6.1 气液两相流6.2 气固两相流6.3 液固两相流6.4 射流第七章相似原理和量刚分析7.1 相似的概念7.2 相似准则7.3 相似定律7.4 量刚分析基础7.5 相似模型研究法第八章动量传输在材料加工中的应用8.1 液体金属的充型过程8.2 液体金属的净化8.3 射砂过程第九章热量传输的基本概念9.1 热量传输方式及Fourier导热定律9.2 温度场、等温面和温度梯度9.3 导热系数与热扩散系数第十章热传导10.1 导热微分方程10.2 稳定导热10.3 导热过程中的界面热阻10.4 不稳定导热第十一章对流换热11.1 对流换热的机理及影响因素11.2 对流换热微分方程组11.3 对流换热的准则方程11.4 强制对流换热11.5 自然对流换热第十二章辐射换热12.1 热辐射的基本概念12.2 热辐射的基本定律12.3 固体和液体及灰体的辐射12.4 黑体间的辐射换热及角系数12.5 灰体间的辐射换热12.6 气体辐射12.7 对流与辐射共同存在时的热量传输第十三章纳米材料和生物材料中的传热13.1 纳米材料中的传热13.2 纳米材料传热基本方程13.3 生物材料中的传热13.4 生物材料中传热的基本方程第十四章热量传输在材料加工中的应用14.1 凝固过程传热14.2 焊接过程温度场14.3 热处理传热14.4 粉末制备中的传热第十五章质量传输基本概念和传质微分方程15.1 浓度、速度和扩散通量密度15.2 扩散系数15.3 质量传输微分方程15.4 扩散方程定解条件第十六章分子传质16.1 一维稳定态分子扩散16.2 非稳定态分子扩散第十七章对流传质17.1 对流传质概述17.2 圆管内的对流传质17.3 对流传质系数的关联式17.4 传质系数模型第十八章质量传输在材料加工中的应用18.1 凝固过程中的传质18.2 相间稳态传质和双膜理论18.3 气液反应中的扩散18.4 气固反应中的扩散18.5 多孔材料中的稳态扩散基本教学内容与学时安排●绪论(2学时)动量、能量与质量传输的类似性传输过程的研究方法要求重点掌握内容：动量、热量与质量传输的类似性要求一般掌握内容：传输过程的研究方法●流体的性质(4学时)流体的概念及连续介质模型流体的主要物理性质流体的粘性及内摩擦定律牛顿流体与非牛顿流体要求重点掌握内容：流体的连续介质模型、流体的主要物理性质、流体的粘性和内摩擦定律。