冶金传输原理课件.ppt

电子封装中的微连接技术 封装热控制（流体与传热结合） 封装注塑工艺及材料 * * 至此第一次课2学时结束。 * 第二次课程2学时结束 * 第三次课程2学时结束 * 第四课2学时结束 * 第五次课2学时结束 * 第六次课2学时结束 * 一位生物学家把一只跳蚤放在手中对它说：“跳！”跳蚤跳了起来。然后，这位先生折断了跳蚤的腿，又将它放在手中并命令道：“跳！”当然，跳蚤不跳了。于是，这位生物学家写道：“当人们将一只跳蚤的腿折断后，跳蚤便成了聋子。” 普朗特混合长度理论 湍流流动的难点转至如何求雷诺应力 基本思想：把湍流脉动与分子运动相类比，因而类似于层流牛顿粘性定律，雷诺应力表示为： 湍流粘性系数 混合长度理论关键在于建立雷诺应力与时均速度之间的关系 How？ Prandtl引进长度l(与分子自由行程相当) 假设：在l距离内流体质点不与其他质点碰撞并发生动量交换 推导过程略，有兴趣请进一步阅读参考文献 对于管内湍流： Prandtl提出假设，Karman测定 近壁处距离壁面的距离 或 圆管中的湍流速度分布 粘性底层： 湍流核心区： 阻力流速 由于脉动造成的动量交换，中心附近速度平均化 5. 湍流管流沿程压力损失 沿程压力损失 平均流速 管径、管长 管壁粗糙度 理论公式无法得出，由量纲分析法得： 形式上与层流的达西公式完全相同，差异在于沿程阻力系数 或 第五节 沿程阻力系数的确定 尼古拉茨实验 层流区 过渡区 水力光滑管区 光滑-粗糙过渡区 水力粗糙管区 层流区：粗糙度对阻力系数无影响，根据达西公式确定； 过渡区：按照水力光滑管或经验公式处理； 水力光滑管：根据雷诺数，分段处理； 光滑-粗糙过渡区：经验公式处理； 水力粗糙管：尼古拉茨粗糙管阻力系数公式 第七章 相似原理与量纲分析 数学分析法 物理概念 数理方程 边界条件下求解 物理过程研究 缺点：复杂过程很难求解 实验法 物理量 直接测量 总结结果得出规律 缺点：实际局限很大，精度和手段难以保证 流体力学实验中经常采用模型实验 问题： 1. 如何设计模型及保证模型实验的条件？ 2. 模型实验数据如何换算至实物中去？ 第一节 相似概念 相似概念：来源于几何学，主要表征空间意义上的相似，即边界形状和一切对应线性尺寸成比例。 物理现象相似概念：空间相对应的点与时间相对应的瞬间，表征该现象特征的所有物理量必然各自保持一定的比例关系： 物理相似转化为几何相似 相似变换 运动相似 A、B两质点沿几何相似的路径做匀速运动， 速度为： 系统一： 系统二： 相似常数： 相似指标： 为了保证物理现象相似，其相似指标等于1： 在相似系统的对应点上，不同物理量组成的量纲为1的综合数群的数值必须相等，该量纲为1的量称为无量纲量，综合数群称相似准数。 除了运动相似外，还存在动力相似、时间相似、温度相似等，均有相应的相似常数存在。 第二节 流动过程中的相似准数 1. 不可压缩流动相似准数的导出 不可压缩流动中需要满足的控制方程为连续性方程与N-S方程，可用来导出不可压缩流动中的相似准数 系统一： 系统二： 根据系统一、二的相似变换： 系统二的连续方程变换为： 系统二的N-S方程变换为： 系统二的控制方程必须与系统一成比例，因此： 且 相似指标 均时性数 弗劳德数 欧拉数 雷诺数 从一个方程中所能导出的独立相似准数的个数等于方程中不同结构的项数减1. 整个系统流动过程进行时间与流体质点通过系统中某一定性尺寸距离所需要的时间的比值 重力位能与动能的比值或重力与惯性力的比值 流体压力与惯性力的比值 流体惯性力与粘性力的比值 2. 相似准数的物理意义： 第三节 相似三定律 第一定律 彼此相似的现象必具有数值相同的同名相似准数 定解问题相似 必为同类现象，必须服从自然界中同一基本规律 必须发生在几何相似的空间，并且具有相似的初、边值条件 描述物性的参量必须具有相似的变化规律 相似定律作用：判定现象是否相似、解决相似现象中的问题 第二定律 凡同一种类现象，如果定解条件相似，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，则这些现象必然相似。 同类现象，形式相同的控制方程组－－第一个必要条件 定解条件相似－－第二个必要条件 独立相似准数在数值上相等－－第三个必要条件 现象相似的充要条件： 第三定律 描述某现象的各种量之间的关系可以表示成相似准数之间的函数关系，即 ，称准数方程。 任何定解问题的积分结果都可以表示成准数方程的形式； 便于实验 例如对于不可压缩等温流动， 第四节 量纲分析基础 相似准数 定解问题通过相似变换方法获得 能写出微分方程的问题 量纲分析法 从所研究问题包含的物理量的量纲着手，运用形式逻辑推理来研究问题的一种方法 理论