核電廠熱工水力學(xué)8.

1、中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆 反應(yīng)堆反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)流體力學(xué)分析穩(wěn)態(tài)流體力學(xué)分析中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆1. 流體的特征和主要物理性質(zhì)流體的特征和主要物理性質(zhì)1.1 1.1 基本概念基本概念流體流體主要指液體和氣體。主要指液體和氣體。流體是由無(wú)限多個(gè)質(zhì)點(diǎn)所組成的連續(xù)介質(zhì)，它不間斷地充滿流體是由無(wú)限多個(gè)質(zhì)點(diǎn)所組成的連續(xù)介質(zhì)，它不間斷地充滿其空間。因此，流體的流動(dòng)是由充滿整個(gè)流動(dòng)空間的無(wú)限多其空間。因此，流體的流動(dòng)是由充滿整個(gè)流動(dòng)空間的無(wú)限多個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成的。個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成的。流體的顯著特征是具有流動(dòng)性和變形性，不能抵抗拉伸力和流體的顯著特征是具有流動(dòng)性和變形性，不能抵抗

2、拉伸力和剪切力的作用，只能承受壓縮力的作用。剪切力的作用，只能承受壓縮力的作用。流場(chǎng)流場(chǎng)：充滿運(yùn)動(dòng)著的流體空間，表征流體運(yùn)動(dòng)的物理量，如：充滿運(yùn)動(dòng)著的流體空間，表征流體運(yùn)動(dòng)的物理量，如速度、壓力、密度等稱為流體運(yùn)動(dòng)參量。速度、壓力、密度等稱為流體運(yùn)動(dòng)參量。這些運(yùn)動(dòng)參量一般這些運(yùn)動(dòng)參量一般是空間位置和時(shí)間的函數(shù)。如果它們與時(shí)間無(wú)關(guān)，則稱此流是空間位置和時(shí)間的函數(shù)。如果它們與時(shí)間無(wú)關(guān)，則稱此流動(dòng)為穩(wěn)態(tài)流動(dòng)（或稱定常流動(dòng)），反之為瞬態(tài)流動(dòng)（或稱非動(dòng)為穩(wěn)態(tài)流動(dòng)（或稱定常流動(dòng)），反之為瞬態(tài)流動(dòng)（或稱非定常流動(dòng)）。定常流動(dòng)）。 中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆液體和氣體的主要區(qū)別是液體和氣體的主要區(qū)別是

3、： （1 1）液體有自由表面，氣體無(wú)自由表面；）液體有自由表面，氣體無(wú)自由表面； （2 2）液體具有一定的體積，其形狀被所在的容器）液體具有一定的體積，其形狀被所在的容器的輪廓所限定。一般情況下，液體可以看作不可壓的輪廓所限定。一般情況下，液體可以看作不可壓縮流體。氣體可以充滿其所占有的全部空間無(wú)明顯縮流體。氣體可以充滿其所占有的全部空間無(wú)明顯的外廓形狀，氣體被認(rèn)為是可壓縮流體；的外廓形狀，氣體被認(rèn)為是可壓縮流體； （3 3）液體的粘性比氣體大，并隨溫度升高而降低，）液體的粘性比氣體大，并隨溫度升高而降低，氣體的粘性則隨溫度的升高而增大。氣體的粘性則隨溫度的升高而增大。中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn)

4、快快 堆堆1.2流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆2）粘性）粘性 粘性是實(shí)際流體具有的一個(gè)重要性質(zhì)，其定義是：粘性是實(shí)際流體具有的一個(gè)重要性質(zhì)，其定義是：當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)摩擦力（粘性力）當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)摩擦力（粘性力）的性質(zhì)稱為粘性。的性質(zhì)稱為粘性。 當(dāng)流體以某一速度流動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部分子之間存在當(dāng)流體以某一速度流動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部分子之間存在著吸引力，流體分子與固體壁面之間有附著力作用，著吸引力，流體分子與固體壁面之間有附著力作用，這兩種力都屬于抵抗流體運(yùn)動(dòng)的阻力，而且是以內(nèi)這兩種力都屬于抵抗流體運(yùn)動(dòng)的阻力，而且是以內(nèi)摩擦力的形式表現(xiàn)出來(lái)，這

5、就是流體粘性的實(shí)質(zhì)。摩擦力的形式表現(xiàn)出來(lái)，這就是流體粘性的實(shí)質(zhì)。中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆2. 作用在流體上的力、靜止流體中的應(yīng)力作用在流體上的力、靜止流體中的應(yīng)力特征、流體靜力學(xué)基本方程特征、流體靜力學(xué)基本方程中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆3. 單相流體一維流動(dòng)的基本方程和壓降計(jì)算單相流體一維流動(dòng)的基本方程和壓降計(jì)算1）質(zhì)量守恒方程（連續(xù)性方程）質(zhì)量守恒方程（連續(xù)性方程）0GG

6、dAtzA dz0dGG dAdzA dz2）動(dòng)量守恒方程）動(dòng)量守恒方程21sinWWPpGAGgzAtAz21sinWWPdpdAGgdzAA dz3.1基本方程基本方程中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆3.2 壓降計(jì)算壓降計(jì)算中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆（1）等溫流動(dòng)摩擦因子）等溫流動(dòng)摩擦因子中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn)

7、快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆（2）非等溫流動(dòng)的摩擦因子）非等溫流動(dòng)的摩擦因子前面介紹的計(jì)算摩擦因子公式只能適用于等溫流動(dòng)，即前面介紹的計(jì)算摩擦因子公式只能適用于等溫流動(dòng)，即在流體流動(dòng)中通道橫截面上各點(diǎn)的流體溫度都保持一致在流體流動(dòng)中通道橫截面上各點(diǎn)的流體溫度都保持一致且沿程不變。但在有熱交換的地方（如反應(yīng)堆堆芯和蒸且沿程不變。但在有熱交換的地方（如反應(yīng)堆堆芯和蒸汽發(fā)生器），流體被加熱或被冷卻。在這種情況下，流汽發(fā)生器），流體被加熱或被冷卻。在這種情況下，流體的溫度不僅沿橫截面上改變，而且沿流程也發(fā)生變化，體的溫度不僅沿橫截面上改變，而且沿流程也

8、發(fā)生變化，這就是非等溫流動(dòng)。隨著熱量的傳遞，在緊貼通道壁面這就是非等溫流動(dòng)。隨著熱量的傳遞，在緊貼通道壁面的邊界層內(nèi)出現(xiàn)了很大的溫度梯度。在流體被加熱時(shí)，的邊界層內(nèi)出現(xiàn)了很大的溫度梯度。在流體被加熱時(shí)，靠近壁面處的溫度比主流體溫度高，對(duì)于水其粘度變小，靠近壁面處的溫度比主流體溫度高，對(duì)于水其粘度變小，對(duì)于蒸汽其粘度變大；當(dāng)流體被冷卻時(shí)，情況恰好相反。對(duì)于蒸汽其粘度變大；當(dāng)流體被冷卻時(shí)，情況恰好相反。中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆3）加速度壓降）加速度壓降 計(jì)算計(jì)算中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆4）形阻壓降計(jì)算）形阻壓降計(jì)算中中 國(guó)國(guó) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 快快 堆堆（1）截面突然擴(kuò)大）截面突然擴(kuò)大中中 國(guó)國(guó) 實(shí)