输运过程 ■输运现象指由于分子的随机热运动而导致宏观状态量（速度、温度、浓度 等)的空间分布发生变化。 宏观原因 分子输运 宏观体现 流速空间分布不均匀 动量 粘性：t=d,/dc 温度空间分布不均匀 能量 热传导：q=-dT1c, 组分浓度空间分布不均匀 组分质量 质量扩散：4=-pD,d4/在2 898 wwwzuzwuuluuuuauau 动量 Direction of 热量 Direction of 组分 Direction of momentum transfer I heat conduction CA diffusion B wmnn. Cp Va>VB TA>TE 91>8 《燃烧学基础》5，控制方程 陈正(cz@pku.edu.cn)
《燃烧学基础》5，控制方程 陈正 (cz@pku.edu.cn) 输运过程 7 输运现象指由于分子的随机热运动而导致宏观状态量(速度、温度、浓度 等)的空间分布发生变化。 动量 热量 组分 宏观原因 分子输运 宏观体现 流速空间分布不均匀 温度空间分布不均匀 组分浓度空间分布不均匀 动量 能量 组分质量 粘性： 热传导： 质量扩散： 21 / dxdu 2 / dxdTq 2 A AA / dxdYD
输运过程 ■输运现象指由于分子的随机热运动而导致宏观状态量（速度、温度、浓度 等)的空间分布发生变化。 宏观原因 分子输运 宏观体现 流速空间分布不均匀 动量 粘性：x=μd,/dc 温度空间分布不均匀 能量 热传导：q=-dT/c, 组分浓度空间分布不均匀 组分质量 质量扩散：T4=-pD,dY4/d2 nq A 运动板 高温板☑ 高浓度☑ u1=u1(X2) T=T(X2) YA=YA(X2) X21 X2t X2t 固定板 低温板 低浓度☑ A Newton粘性定律 Fourier热传导定律 Fick扩散定律 udu dx, q=-AdT/dxz T=-pD dy/dx 8
《燃烧学基础》5，控制方程 陈正 (cz@pku.edu.cn) 输运过程 8 输运现象指由于分子的随机热运动而导致宏观状态量(速度、温度、浓度 等)的空间分布发生变化。 运动板 固定板 x2 x1 u1=u1(x2) τ 高温板 低温板 x2 x1 T=T(x2) q q Newton粘性定律 Fourier热传导定律 Fick扩散定律 高浓度 低浓度 x2 x1 YA=YA(x2) ΓA ΓA 21 / dxdu 2 / dxdTq 2 A AA / dxdYD 宏观原因 分子输运 宏观体现 流速空间分布不均匀 温度空间分布不均匀 组分浓度空间分布不均匀 动量 能量 组分质量 粘性： 热传导： 质量扩散： 21 / dxdu 2 / dxdTq 2 A AA / dxdYD
Newton粘性定律 两个无限宽和无限长的不可渗透的平板，它们相距⊙距离， 中间充满等温的流体B。坐标及位置如图3-1所示。如果下平板 运动板立乙 图3-1牛顿粘性定体 囿定不动，上平板以定常速度4…运动，由实验发现，流体的速 度由上平板处的4变到下平板处的零。这表明流速快的一层和 流速慢的-一层之间有剪切力。流速慢的一层对流速快的一层有阻 力。单位面积上剪切力的大小和速度梯度4/y成正比。即： e一影 (3-21) 这就是牛顿粘性定律。T是单位面积上的剪切力，“是动力粘性 系数（也称动力粘度），/y是速度梯度。也称剪切速率，负 号表示动量传递与速度4增加的方向相反。 (来自傅维镳《燃烧学》) 《燃烧学基础》5，控制方程 陈正(cz@pku.edu.cn】 9
《燃烧学基础》5，控制方程 陈正 (cz@pku.edu.cn) Newton粘性定律 9 ( 来自傅维镳《燃烧学》)
Fourier热传导定律 在湘距·的两个平行平板之间，充满一种静止流体，上板温 度为T,下板温度为T,且T>T。(图3-2)。因沿y方向上 热板2227222Z2227Z7 冷板☑ 因3-2德立时导热定排 各层之间的温度不同，由于温差，各层之间产生了热量交换。热 量将从温度高的一层流向温度低的一层。单位时间内，单位面积 上的热流量是与温度梯度成正比的，即： 9=-元 (3-23) dy 这就是傅立叶导热定律。9是单位时间单位面积上的热流盘，入是 导热系数，江⊙y是温度梯度，负号表示热流方向与温度增加的 方向相反。 (来自傅维镳《燃烧学》) 《燃烧学基础》5，控制方程 陈n正(cz@pku.edu.cn 10
《燃烧学基础》5，控制方程 陈正 (cz@pku.edu.cn) Fourier热传导定律 10 ( 来自傅维镳《燃烧学》)
Fick扩散定律 在相距为6的两个多孔的平行平板之间，充满一种静止的等 温流体B。另一种与B温度相同的流体A从一边渗入（渗入浓度 为CA),而从另一边渗出（渗出浓度为CAw)。而且CA>CAw, 横坐标代表A的浓度。这样在日中不同的层上，A的浓度不同。 由于浓度差存在，而产生扩散。单位时间、单位面积上流体A护 散造成的物质流与在B中流体A的浓度梯度成正比，即： =盼 (3-25) 这就是费克扩散定律。J。表示单位时间内，单位面积上流体A 扩散造成的物质流量，DaB是A在B中的扩散系数。aP/y是 浓度梯度，负号表示扩散物质流的方问与浓度增加的方向相反。 CA 图3-3费克扩散定 (来自傅维镳《燃烧学》) 《燃烧学基础》5，控制方程 陈正(cz@pku.edu.cn) 11
《燃烧学基础》5，控制方程 陈正 (cz@pku.edu.cn) Fick扩散定律 11 ( 来自傅维镳《燃烧学》)