题目
黏性流体在圆管内做一维稳态流动,设r表示径向,y表示由管壁指向中心的方向。已知温度t和组分A的质量浓度OA。的梯度均与流速OA的梯度方向相同,试用"OA形式分别写出x和y两个方向动量,热量和质量传递三者的现象方程。
黏性流体在圆管内做一维稳态流动,设r表示径向,y表示由管壁指向中心的方向。已知温度t和组分A的质量浓度。的梯度均与流速
的梯度方向相同,
试用"形式分别写出x和y两个方向动量,热量和质量传递三者的现象方程。
题目解答
答案
根据已知信息,我们可以使用通量等于负的扩散系数乘以浓度梯度的形式分别写出x和y两个方向的动量、热量和质量传递的现象方程:
动量传递方程:
x方向动量传递:在一维稳态流动中,动量传递通常主要沿流动方向。因此,x方向动量传递方程可以表示为:
其中,μ是动力粘度,是流速。
y方向动量传递:在y方向上通常假设没有动量传递,因此通量为零。
热量传递方程:
x方向热量传递:热量传递通常与温度梯度有关。根据热传导方程,x方向热量传递可以表示为:
其中,k是热传导系数,t是温度。
y方向热量传递:在y方向上通常假设没有热量传递,因此通量为零。
质量传递方程:
x方向质量传递:质量传递通常与浓度梯度有关。根据Fick's第一定律,x方向质量传递可以表示为:
其中,D是质量扩散系数,是组分A的质量浓度。
y方向质量传递:在y方向上通常假设没有质量传递,因此通量为零。
解析
步骤 1:动量传递方程
动量传递方程描述了流体中动量的传递过程。在黏性流体中,动量传递主要由流体的粘性引起,即流体的内摩擦力。动量传递方程可以表示为通量等于负的粘度乘以速度梯度的形式。
步骤 2:热量传递方程
热量传递方程描述了流体中热量的传递过程。在黏性流体中,热量传递主要由流体的热传导引起。热量传递方程可以表示为通量等于负的热传导系数乘以温度梯度的形式。
步骤 3:质量传递方程
质量传递方程描述了流体中质量的传递过程。在黏性流体中,质量传递主要由流体的扩散引起。质量传递方程可以表示为通量等于负的扩散系数乘以浓度梯度的形式。
动量传递方程描述了流体中动量的传递过程。在黏性流体中,动量传递主要由流体的粘性引起,即流体的内摩擦力。动量传递方程可以表示为通量等于负的粘度乘以速度梯度的形式。
步骤 2:热量传递方程
热量传递方程描述了流体中热量的传递过程。在黏性流体中,热量传递主要由流体的热传导引起。热量传递方程可以表示为通量等于负的热传导系数乘以温度梯度的形式。
步骤 3:质量传递方程
质量传递方程描述了流体中质量的传递过程。在黏性流体中,质量传递主要由流体的扩散引起。质量传递方程可以表示为通量等于负的扩散系数乘以浓度梯度的形式。