材料加工冶金传输原理

传输过程：物理量从非平衡状态朝平衡状态转移的过程

动量传输：在垂直于实际流体流动方向上，动量由高速度区向低速度区的转移。

热量传输：是热量由高温区向低温区的转移。

质量传输：质量传输是指物系中的一个或几个组分由高浓度区向低浓度区的转移。

相对于固体，流体在力学上的特点：

＊流体不能承受拉力；

＊对于牛顿流体：切应力与应变的时间变化率成比例，而对弹性体（固体）来说，其切应力则与应变成比例。

＊固体只能以静变形抵抗剪切力，流体则连续变形，除非外力作用停止。

流体的粘性：在作相对运动的两流体层的接触面上，存在一对等值而反向的作用力来阻碍两相邻流体层作相对运动，流体的这种性质叫做流体的粘性。由粘性产生的作用力叫做粘性阻力或内摩擦力。

流体中出现粘性的原因：由于分子间内聚力（引力）和流体分子的垂直流动方向热运动（出现能量交换）。在液体中以前者为主，气体中以后者为主，所以液体的粘度随温度升高而减小，由于温度升高时分子间距增大，分子间引力减小；而气体的粘度则随温度的升高而增大，由于此时分子的热运动增强

温度对粘度的影响，当温度升高时，液体的粘度降低，但是气体则与其相反，当温度升高时分子间的吸引力减小，粘度值就要降低；而造成气体粘度的主要原因是气体内部分子的杂乱运动的速度加大，速度不同的相邻气体层之间的质量和动量交换随之加剧，所以粘度值将增大。

牛顿流体:实际上，流体都具有粘性，凡流体在流动时，粘性力与速度梯度的关系都能用牛顿粘性定律

全部气体和所有单相非聚合态流体(如水及甘油等)均质流体都属

于牛顿流体。

理想流体是一种内部不能出现摩擦力，无粘性的流体，既不能传递拉力，也不能传递切力．它只能传递压力和在压力作用下流动，同时它还是不可被压缩的。

非稳定流:如果流场的运动参数不仅随位置改变，又随时间不同而变化;

稳定流:如果运动参数只随位置改变而与时间无关;

迹线定义：迹线就是流体质点运动的轨迹线迹线的特点是：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

连续性微分方程：

连续性微分方程的物理意义：流体在单位时间内流经单位体积空间输出与输入的质量差与其内部质量变化的代数和为零。

流线：同一瞬时流场中连续的不同位置质点的流动方向线。流线的三个特征：1）非稳定流时，流场中速度随时间改变，经过同一点的流线其空间方位和形状是随时间改变的；2）稳定流时，由于流场中各点流速不随时间改变，所以同一点的流线始终保持不变，且流线上质点的迹线与流线重合。3)流线不能相交也不能转折。

流线的作用：在流线分布密集处流速大，在流线分布稀疏处流速小。因此，流线分布的疏密程度就表示了流体运动的快慢程度

流管：在流场内取任意封闭曲线L（如下图），通过曲线L上每一点连续地作流线，则流线族构成一个管状表面叫流管。流束：在流管内取一微小曲面dA，通过dA上每个点作流线，这族流线叫做流束。流量，是指单位时间内流经封闭管道或明渠有效截面的流体量

质量力

某种力场作用在流体所有质点上的力。作用在全部质量上的非接

触力称为质量力

表面力：实质作用于流体外界面的力

体积力：质量立与受力流体的质量成正比

质量力与表面力的区别：①作用点不同：质量力作用在每一个流体质点上；表面力作用在流体的表面上②质量力与流体的质量成正比；表面力与所取流体表面积成正比③质量力是非接触力，是力场的作用；表面力是接触产生的力

伯努利方程的几何意义：z是指流体质点流经给定点时所具有的位置高度，称为位置水头，简称位头；p/γ是指流体质点在给定点的压力高度，称为压力水头，简称压头：ν2/2g它表示流体质点流经给定点时，以速度ν向上喷射时所能达到的高度，称为速度水头

位置水头、压力水头、速度水头三者之间和称为总水头，物理意义：zg：单位质量流体流经该点时具有的位置势能，（比位能）；p/ρ：单位质量流体流经该点时具有的压力能，（比压能）；ν2/2g：单位质量流体流经给定点时的动能，（比动能）；WR：单位质量流体在流动过程中损耗的机械能，能量损失。

伯努利方程的应用条件：1)流体运动必须是稳定流。2)所取的有效断面必须符合缓变流条件；但两个断面间的流动可以是缓变流动，也可以是急变流动。3)流体运动沿程流量不变。对于有分支流(或汇流)的情况，可按总能量的守恒和转化规律列出能量方程。4)在所讨论的两有效断面间必须没有能量的输入或输出。

层流：流体质点在流动方向上分层流动，各层互不干扰和渗混，这种流线呈平行状态的流动称为层流

湍流：流体流动时，各质点在不同方向上作复杂的无规则运动，互相干扰地向前运动，这种流动称为湍流

沿程阻力：它是沿流动路程上由于各流体之间的内摩擦力而产生的流动阻力也叫摩擦阻力

局部阻力：流体在流动中遇局部障碍到局部障碍而产生的阻力称局部

阻力，所谓局部障碍包括流道发生弯曲、流通截面扩大或缩小、流体通道中设置了各种各样的物件如阀门等

脉动现象：湍流运动实质上是非稳定流动，即使边界条件恒定不变，任一点瞬时速度仍具有随机性质的变化。但是这种变化在足够长时间内，始终是围绕某一“平均值”而上下摆动的现象

几何相似：各长度之比保持一常数——相似常数（无量纲）物理相似：空间对应的点与时间对应的瞬间，表征该现象特征的所有物理量必须保持比例关系。相似准数：在相似系统对应点上，由不同物理量组成的量纲为1的综合数群的数值必须相等，这个量纲为1的量往往为无量纲量，综合数群叫做相似准数。

相似第一定律：同名相似准数的数值相同，两物理现象相似，其实质就是从描述一个现象的定解问题出发作相似变换后能够给出描述另一现象的定解问题。定解问题的对应相似：1）同类现象，服从自然界中同一基本规律，2）发生在几何相似的空间，具有相似的初边值条件，3）描述现象的物性参量应具有相似的变化规律。

相似第二定律：定解条件相似的同一种类现象，同时由定解条件的物理量所组成的相似准数在数值上相等。

相似第三定律：描述某现象的各种量之间的关系式可以表示成相似准数之间的函数关系式F（Л1，Л2…Лn）=0，这种关系式称为准数方程。相似第三定律指出任何定解问题的积分结果都可以表示成由这一定解问题所导出的相似准数之间的函数关系——准数方程

热量传输研究对象：热量的传递规律，传输方式、特定条件下热量传播和分布的有关规律热量传输的内在动力：温度差/温度梯度研究目的：提高生产率提高热效率、减少热损失、节能热量传递有三种基本方式：导热、对流和辐射。

导热：物体各部件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成为热传导。气体、液体、导电固体和非导电固体的导热机理1）气体中的导热：气体分子不规则