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動(dòng)量傳遞momentum transfer

時(shí)間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡(luò) 瀏覽：
在流動(dòng)著的流體中動(dòng)量由高速流體層向相鄰的低速流體層的轉(zhuǎn)移，與熱量傳遞和質(zhì)量傳遞并列為三種傳遞過程。動(dòng)量傳遞影響到流動(dòng)空間中速度分布的狀況和流動(dòng)阻力的大小，并且因此而影響熱量和質(zhì)量的傳遞。動(dòng)量傳遞是化工設(shè)備研究和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。動(dòng)量傳遞的理論基礎(chǔ)是流體力學(xué)，它的主要研究對象是粘性流體流動(dòng)。
　　動(dòng)量傳遞的兩種機(jī)理是：①分子動(dòng)量傳遞，由分子熱運(yùn)動(dòng)和分子間的吸引力造成；②渦流動(dòng)量傳遞，由流體微團(tuán)的脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)（或渦旋運(yùn)動(dòng)）所造成。動(dòng)量傳遞的兩個(gè)前提是相鄰流體層間存在的速度差異（速度梯度）和物質(zhì)的交換（圖a）。設(shè)與CC平面相鄰的兩流體層具有不同的速度，即AA層較快，動(dòng)量也較大，BB層較慢，動(dòng)量也較小。當(dāng)此兩流體層間由于分子的熱運(yùn)動(dòng)或流體微團(tuán)的脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)（見湍流）而造成物質(zhì)的交換時(shí)，動(dòng)量便由AA層傳遞到BB層。

圖

　　動(dòng)量傳遞速率由動(dòng)量通量表示，為單位時(shí)間單位面積上所傳遞的動(dòng)量。由物理學(xué)的動(dòng)量定理推知：動(dòng)量傳遞的結(jié)果，在層間必出現(xiàn)剪切應(yīng)力τ，大小等于動(dòng)量通量。對AA層來說，剪切應(yīng)力的方向與流動(dòng)方向相反，它阻滯流體的前進(jìn)；對BB層來說，剪切應(yīng)力的方向與流動(dòng)方向相同，它推動(dòng)流體前進(jìn)（圖b）。動(dòng)量傳遞研究的基本點(diǎn)是動(dòng)量通量τ（即剪切應(yīng)力）和速度梯度dux/dy（即剪切應(yīng)變率）的關(guān)系。對分子尺度上的動(dòng)量傳遞，剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變率的關(guān)系反映流體的力學(xué)屬性。根據(jù)這種關(guān)系的不同，流體有理想流體、粘性流體、牛頓型流體和非牛頓型流體之分(見粘性流體流動(dòng))。對微團(tuán)尺度上的渦流動(dòng)量傳遞，剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變率的關(guān)系不僅因流體性質(zhì)而異，而且與流動(dòng)空間的幾何形狀和尺寸以及邊界表面狀況和流動(dòng)速度等有關(guān)。
　　剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變率的關(guān)系，常被運(yùn)用于以牛頓第二定律為基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)方程之中，借以求解速度分布和流動(dòng)阻力。  
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