核电厂热工水力学8

1、中中 国国 实实 验验 快快 堆堆 反应堆反应堆稳态流体力学分析稳态流体力学分析中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1. 流体的特征和主要物理性质流体的特征和主要物理性质1.1 1.1 基本概念基本概念流体流体主要指液体和气体。主要指液体和气体。流体是由无限多个质点所组成的连续介质，它不间断地充满流体是由无限多个质点所组成的连续介质，它不间断地充满其空间。因此，流体的流动是由充满整个流动空间的无限多其空间。因此，流体的流动是由充满整个流动空间的无限多个流体质点的运动所构成的。个流体质点的运动所构成的。流体的显著特征是具有流动性和变形性，不能抵抗拉伸力和流体的显著特征是具有流动性和变形性，不能抵抗

2、拉伸力和剪切力的作用，只能承受压缩力的作用。剪切力的作用，只能承受压缩力的作用。流场流场：充满运动着的流体空间，表征流体运动的物理量，如：充满运动着的流体空间，表征流体运动的物理量，如速度、压力、密度等称为流体运动参量。速度、压力、密度等称为流体运动参量。这些运动参量一般这些运动参量一般是空间位置和时间的函数。如果它们与时间无关，则称此流是空间位置和时间的函数。如果它们与时间无关，则称此流动为稳态流动（或称定常流动），反之为瞬态流动（或称非动为稳态流动（或称定常流动），反之为瞬态流动（或称非定常流动）。定常流动）。 中中 国国 实实 验验 快快 堆堆液体和气体的主要区别是液体和气体的主要区别是

3、： （1 1）液体有自由表面，气体无自由表面；）液体有自由表面，气体无自由表面； （2 2）液体具有一定的体积，其形状被所在的容器）液体具有一定的体积，其形状被所在的容器的轮廓所限定。一般情况下，液体可以看作不可压的轮廓所限定。一般情况下，液体可以看作不可压缩流体。气体可以充满其所占有的全部空间无明显缩流体。气体可以充满其所占有的全部空间无明显的外廓形状，气体被认为是可压缩流体；的外廓形状，气体被认为是可压缩流体； （3 3）液体的粘性比气体大，并随温度升高而降低，）液体的粘性比气体大，并随温度升高而降低，气体的粘性则随温度的升高而增大。气体的粘性则随温度的升高而增大。中中 国国 实实 验验

4、快快 堆堆1.2流体的主要物理性质流体的主要物理性质中中 国国 实实 验验 快快 堆堆2）粘性）粘性 粘性是实际流体具有的一个重要性质，其定义是：粘性是实际流体具有的一个重要性质，其定义是：当流体运动时，在其内部产生内摩擦力（粘性力）当流体运动时，在其内部产生内摩擦力（粘性力）的性质称为粘性。的性质称为粘性。 当流体以某一速度流动时，其内部分子之间存在当流体以某一速度流动时，其内部分子之间存在着吸引力，流体分子与固体壁面之间有附着力作用，着吸引力，流体分子与固体壁面之间有附着力作用，这两种力都属于抵抗流体运动的阻力，而且是以内这两种力都属于抵抗流体运动的阻力，而且是以内摩擦力的形式表现出来，这

5、就是流体粘性的实质。摩擦力的形式表现出来，这就是流体粘性的实质。中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆2. 作用在流体上的力、静止流体中的应力作用在流体上的力、静止流体中的应力特征、流体静力学基本方程特征、流体静力学基本方程中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆3. 单相流体一维流动的基本方程和压降计算单相流体一维流动的基本方程和压降计算1）质量守恒方程（连续性方程）质量守恒方程（连续性方程）0GG

6、dAtzA dz0dGG dAdzA dz2）动量守恒方程）动量守恒方程21sinWWPpGAGgzAtAz21sinWWPdpdAGgdzAA dz3.1基本方程基本方程中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆3.2 压降计算压降计算中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆（1）等温流动摩擦因子）等温流动摩擦因子中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验

7、快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆（2）非等温流动的摩擦因子）非等温流动的摩擦因子前面介绍的计算摩擦因子公式只能适用于等温流动，即前面介绍的计算摩擦因子公式只能适用于等温流动，即在流体流动中通道横截面上各点的流体温度都保持一致在流体流动中通道横截面上各点的流体温度都保持一致且沿程不变。但在有热交换的地方（如反应堆堆芯和蒸且沿程不变。但在有热交换的地方（如反应堆堆芯和蒸汽发生器），流体被加热或被冷却。在这种情况下，流汽发生器），流体被加热或被冷却。在这种情况下，流体的温度不仅沿横截面上改变，而且沿流程也发生变化，体的温度不仅沿横截面上改变，而且沿流程也

8、发生变化，这就是非等温流动。随着热量的传递，在紧贴通道壁面这就是非等温流动。随着热量的传递，在紧贴通道壁面的边界层内出现了很大的温度梯度。在流体被加热时，的边界层内出现了很大的温度梯度。在流体被加热时，靠近壁面处的温度比主流体温度高，对于水其粘度变小，靠近壁面处的温度比主流体温度高，对于水其粘度变小，对于蒸汽其粘度变大；当流体被冷却时，情况恰好相反。对于蒸汽其粘度变大；当流体被冷却时，情况恰好相反。中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆3）加速度压降）加速度压降 计算计算中中 国国 实实 验验 快快 堆堆4）形阻压降计算）形阻压降计算中中 国国 实实 验验 快快 堆堆（1）截面突然扩大）截面突然扩大中中 国国 实