四川大学：《化工原理 Principles of Chemical Engineering》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 颗粒——流体两相流动

第四章 颗粒—流体两相流动

第四章 颗粒—流体两相流动

施体与颗粒狗相对运动 曳力与曳力系数( Drag and drag coefficient) 流体与固体颗粒之间有相对运动时,将发生动量传递。 颗粒表面对流体有阻力,流体则对颗粒表面有曳力。 阻力与曳力是一对作用力与反作用力。 由于颗粒表面几何形状和流体绕颗粒流动的流场这两个方面 的复杂性,流体与颗粒表面之间的动量传递规律远比在固体 国壁面上要复杂得多。 爬流( Creeping flow) 来流速度很小,流动很 缓慢,颗粒迎流面与背口 流面的流线对称

流体与颗粒的相对运动 曳力与曳力系数（Drag and drag coefficient） 流体与固体颗粒之间有相对运动时，将发生动量传递。 颗粒表面对流体有阻力，流体则对颗粒表面有曳力。 阻力与曳力是一对作用力与反作用力。 由于颗粒表面几何形状和流体绕颗粒流动的流场这两个方面 的复杂性，流体与颗粒表面之间的动量传递规律远比在固体 壁面上要复杂得多。 爬流(Creeping flow)： 来流速度很小，流动很 缓慢，颗粒迎流面与背 流面的流线对称

曳力与曳力系数( Drag and drag coefficient) 在球坐标系中用连续性方程和 (2 N-S方程可得到颗粒周围流体中 剪应力τ和静压强P的分布为 3 uu(R sin e 2R( 3(R P0-g2 cOS 2R( 窜式中为来流压力。 流体对单位面积球体表面的曳力(表面摩擦应力)为 ro r=R sin e 2 R

曳力与曳力系数（Drag and drag coefficient） 在球坐标系中用连续性方程和 N-S方程可得到颗粒周围流体中 剪应力 r和静压强 p 的分布为 式中p0为来流压力。 流体对单位面积球体表面的曳力（表面摩擦应力）为     sin 2 3 4       = r R R u r    cos 2 3 2 0       = − − r R R u p p gz 3 sin 2 s r r R u R      = − = − =

曳力与曳力系数( Drag and drag coefficient) 在z轴的分量为 Z Tre cos(0+T/2)=t,osinO 所以整个球体表面摩擦曳力 0 /d0 在流动方向上的分量F为 do do -sindtreIr=R OR sin ede 0 sin e sin eR sin 0d0= 4TuRu 2 R 0 表面曳力( Wall drag)

曳力与曳力系数（Drag and drag coefficient） r在 z 轴的分量为 ( ) 2 2 0 0 2 2 0 0 d sin sin d 3 d sin sin sin d 4 2 F R r r R u R Ru R                  = − − =   =  =             —— 表面曳力 (Wall drag) 所以整个球体表面摩擦曳力 在流动方向上的分量 F为  r cos( + / 2) = r sin  z  d d  

曳力与曳力系数( Drag and drag coefficient) 流体静压强对整个球体表面的作用力在流动方向上的分量为 Jo do (cos0 ede p-pgRc0O、3mm CosO R sin@ cos 0de 2 R 丌Rpg+2mR 浮力Fb 流体对颗粒的形体曳力F 与流体运动无关 正比于流速u 形体曳力( Form drag)

( ) 2 2 0 0 2 2 0 0 3 d cos sin d 3 d cos cos sin cos d 2 4 2 3 F p R n r R u p gR R R R g Ru                    = −  =   = − − −     = +         0 曳力与曳力系数（Drag and drag coefficient） 流体静压强对整个球体表面的作用力在流动方向上的分量为 浮力 Fb 与流体运动无关 流体对颗粒的形体曳力 Fp 正比于流速 u ——形体曳力(Form drag)