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相似模化复习题相似模化复习题 1 基本概念 基本概念 1 相似倍数 二个现象间任一量间的比值 2 相似指标 相似倍数彼此约束的约束关系 C 3 举例说明彼此相似的现象 相似准则等于不变量而不是常数 4 单值条件的组成 几何相似 物理条件相似 边界条件相似 起始条件相似 5 有因次量及无因次量 有因次量 体现数值的大小 与采用的单位有关 无因次量 体现现象的内在规律 6 稳定流动时时间相似 7 稳定流动时速度相似 8 稳定流动时温度相似 9 物理量的因次或量纲 物理量的种类 只涉及物理量性质 10 基本物理量及导出物理量 基本 可以把少数几个物理量作为相互独立的 其他的物理量可以根据这几个量来定义 或借方程表示出来 导出 其余的可由基本量导出的物理量 11 定性准则及非定性准则 定性 由单值条件中定性物理量 自变量 组成的相似准则 Re Fr 非定性 包含被决定量 应变量 的相似准则 Eu 12 举例说明如何分析相似准则的物理意义 采用方程法推导相似准则时 根据方程中不同项的物理意义确定 等温粘性流动 惯性力 重力 压力 粘滞力 Re wl u w2 l uw l2 惯性力 粘滞力 Fr gl w2 g w2 l 重力 惯性力 Eu p w2 p l w2 l 压力 惯性力 采用因次法推导相似准则时 根据物理量组合后的物理意义确定 w2 惯性力 a 温度场 u 粘滞力 g 重力 Pe wl a 对流换热 导热 We l2 表面张力 重力 13 巴金汉定律 因次分析 定律 m i z 式中 m 独立的相似准则数 i 描述某现象的物理量数 不计不能组成无因次量群的及非独立的物理量 z 基本因次数 基本因次成组出现时 则每组按一个基本因次计算 14 举例说明相似单纯量 15 相似函数及非相似函数 相似函数 通过相似转换能得到相似指标 非相似函数 通过相似转换不能得到相似指标 2 简述 简述 1 模化第一 第二及第三定律 相似第一定律 相似正定律 彼此相似的现象必定具有数值相同的相似相则 相似第二定律 表述为在几何相似系统中如两个现象由文字结构相同的物理方程描述 且 它们的单值条件相似 单值量对应成比例 且单值量的判据相等 则两个现象相似 相似第三定律 相似判据的确定 描述某现象各物理量间的关系 可表示为相似准则间的 函数关系式 非定性与定性准则间的关系式 2 自模性概念 举例说明自模性的实际意义及如何判断研究对象已进入自模区 现象在一定条件下自行相似 模化条件 Re Re 临 进入自模区后 Re 不再是定性准则 3 方程分析法中利用相似转换法推导相似准则的步骤 1 列出基本微分方程组和全部单值条件 2 写出相似倍数的表达式 3 将相似倍数表达式代入方程组进行相似转换 得到相似指标式 4 将相似倍数表达式代入相似指标式 得到相似准则 4 方程分析法中利用积分类比法推导相似准则的步骤 1 列出微分方程组 2 将微分转化为积分 3 删除微分方程中的微分符号 4 用定性尺寸代替坐标 合并同类项 5 方程任意两项比 得相似准则 5 因次分析法推导相似准则的步骤 6 改变相似准则形式的方法 选择相似准则形式的基本原则 相似准则形式的改变 通过相似准则间的乘 除运算 相似准则形式的选择 将原始准则加工成常用的准则形式 相似准则的物理意义与所研究的现象密切相关 去掉无法或难以测量的量 准则关系式具有最简单的形式 非定性准则中的定性量应为对现象取明显作用的量 宜采用包含物理特性的定性准则 相似准则形式可能不同 但独立的相似准则数相同 7 分析说明流体动力近似模化时 如何确定相应的模化条件 相似准则的取舍 近似模化 相同流体 忽略 Fr 第一组 Re 不变量 Cw Cv Cl 准则关系式 Eu ARen 第二组 不变量 Cw Cl2 Cv 准则关系式 Eu AFrnRen 准则关系式不同 近似模化时 应仔细研究保留的定性准则的形式及物理意义 它们应是真正起关键作用的因 素 否则模化结果难以确切反映真实情况 8 分析说明比例模化的原理及实际使用意义 比例模化方法 将一些被忽略掉的定性准则对实验结果的影响用在保留的定性准则上乘以系数 的方法加以修正 系数确定 Ki约即接近 1 说明忽略的次要定性准则对试验结果影响越小 9 举例说明如何进行相交射流的模化 如炉内空气动力场 10 分析说明进行气固两相流动近似模化时 如何确定相应的模化条件 相似准则的取舍 w w 不变量 颗粒加速段长度 不变量 很难实现 Fr 准则 气相 Fr 可以忽略 固相 Fr 一般情况下可忽略 如旋风分离器分离效率实验 分离器倒置时 在一定实验条件下 分离效率不变 有时不能忽略 如一定粒径下 气流转弯时颗粒轨迹 Re 准则 Stk 不变量 难以实现 目前处理方法 对不同的实验及测量仪器 采用不同的颗粒 如 PDA 用 玻璃微珠 分离器分离效率 粉煤灰 仔细分析本准则对实验结果可能带来的影响 有时需要采用旁证法确定本准则对实验结果的影响 11 分析说明边界效应及尺寸效应对流态化模化研究的影响 边界效应 壁面粗糙度对管内流阻影响 气固两相流动 壁面流速不同产生的侧向力 颗粒旋转产生的侧向力 马格努斯力 流体脉动产生的力 壁面与颗粒碰撞 尺寸效应 旋风分离器分离效率 流化速度 12 分析说明如何进行模化可靠性的验证 无法用理论分析 实验进行验证 局部旁证法 在模型上进行单因数实验验证 如分离器阻力 粒径 入口速度 入口 浓度等 总体旁证法 不同规模的模型上进行验证 如流化风速 13 举例说明几何形状不完全相似模化方法的应用 4 6 个 二维模拟三维 颗粒流态化研究 固相间混合 气固两相间混合 颗粒聚团 颗粒分层等 墙式布置燃烧器 扇形模拟圆形 介质流动与轴线平行的大直径容器 脱硫塔 气液交换反应器 取原形中的一部分 锅筒中 气液两相流动 蒸汽清洗孔板 匀汽孔板 炉内流动 取 1 4 或 1 2 炉膛 阻力元件代替对流管束 炉内流动 过热器 省煤器 空气预热器等阻力元件用孔板或栅板代替 14 影响模化方法应用的一些影响因素 非相似函数 不能得到相似准则 复杂现象 近似模化导致的实验结果的精度 边界效应 尺寸效应 随机过程 结构及实验条件 15 近似模化