传递过程原理作业题和答案

《化 工 传 递 过 程 原 理 （ Ⅱ）》 作 业 题 1. 粘性流体在圆管内作一维稳态流动。设r 表示径向距离，y 表示自管壁算起的垂直距离，试分别写出沿r 方向和y 方向的、用（动量通量）＝-（动量扩散系数）×（动量浓度梯度）表示的现象方程。 1．(1-1) 解：()dudy ( y，u，dudy > 0) ()dudr  ( r，u, dudr < 0) 2. 试讨论层流下动量传递、热量传递和质量传递三者之间的类似性。 2. (1-3) 解：从式（1-3）、（1-4）、（1-6）可看出： AAABdjDdy  （1-3） ()dudy  （1-4） ()/pdc tq Ady  （1-6） 1. 它们可以共同表示为：通量 = －（扩散系数）×（浓度梯度）； 2. 扩散系数  、 、ABD具有相同的因次，单位为 2 /ms ； 3. 传递方向与该量的梯度方向相反。 3. 试写出温度 t 对时间 的全导数和随体导数，并说明温度对时间的偏导数、全导数和随体导数的物理意义。 3.（3-1） 解：全导数： dttt dxt dyt dzdx dy dz d 随体导数：xyzDtttttuuuDxyz 物理意义： t——表示空间某固定点处温度随时间的变化率； dtd ——表示测量流体温度时，测量点以任意速度 dxd 、 dyd 、 dzd 运动所测得的温度随时间的变化率 DtD ——表示测量点随流体一起运动且速度xudxd、yudyd、zudzd时，测得的温度随时间的变化率。 4 . 有下列三种流场的速度向量表达式，试判断哪种流场为不可压缩流体的流动。 （1 ）jxyixzyxu)2()2(),,(2 （2 ）kyxjzxixzyxu)22()(2),,( （3 ）kxzjyzixyyxu222),( 4 .（3 -3 ） 解：不可压缩流体流动的连续性方程为：0u （判据） 1 . 220uxx ，不可压缩流体流动； 2 . 2002u      ，不是不可压缩流体流动； 3 . 002222 ()uyzxxyz ，不可压缩，不是不可压缩 5 . 某流场可由下述速度向量式表达： kzjyixyzkzjyixyzzyxu33),,,( 试求点（2 ，1 ，2 ，1 ）的加速度向量。 5 . （3 -6 ） 解：yxzijkDuDuDuDuDDDD xxxxxxyzuuuDuuuuuDxyz 0()()3()xyz yzy xzzxy (13 )xyz yz  ...