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更新时间:2025-03-13
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文档摘要

材料加工传输原理

Chapter0绪论

1. 什么是传输过程?

物质或能量从非平衡态到平衡态转移的物理过程。

动量传输:垂直于流体流动的方向上,动量由高速度区向低速度区的转移。

热量传输:热量由高温度区向低温度区的转移。

质量传输:物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区的转移。

2. 金属加工成形的分类:

热态成形——金属的成形过程,是在较高温度状态下,通过高温手段,使金属成形。

冷态成形——金属在常温下,使金属成形。如:切削、冲压、拔丝。

3. 金属热态成形的四种工艺:

A铸造:液态(或固液态)金属——注入模具中——降温、凝固。

B锻压:金属加热至塑性变形抗力小,但是仍然为固体的状态,采用锻打、加压手段,而获得一定的形状的工艺方法。

C焊接:焊接是通过加热、加压,或两者并用,用或不用填充材料,使两工件产生原子间结合的加工工艺和连接方式。

D热处理:热处理就是将工件通过热处理(高温加热,冷却速度不同)达到调整材质(如基体组织发生变化,硬度发生变化)的问题,及应力削除。

4. 动量传输出现在流体中的原因:

(1)流体内部不同部位的质点或集团的流动速度不一致。

(2)流动速度不一致,导致动量分布不均匀。继而发生动量的交换或传递过程。

(3)不同动量的流体质点和集团之间进行动量交换。这样的动量传递,也将会影响到热量和质量的传输过程。

5.材料加工传输原理主要解决:金属在热态成形过程中经常遇到的动量传输、热量传输、质量传输的基本原理和实际应用问题。

6.传输原理课程由以下三门学科综合而成:(流体力学)、(传热学)、(传质学)。

Chapter1 流体及其流动

1. 流体概念:能够流动的物体,是一种质点间联系很小,质点在空间的相互位置很容易改变(即变形或流动)的物体。

2. 流体包括:液体和气体;另外带有固相颗粒、液相颗粒的气体;含有固相颗粒、液相颗粒、微小气泡的液体(如悬浊液、乳浊液等)。

3. 流体的特点(与固体比较):a.不能传递拉力,b.可承受压力,传递压力和切力,并且在压力和切力下出现流动现象。c.流动时,流速不同的相邻质点间出现位移,导致产生内摩擦力。

4. 流体的力学性质:流体不能传递拉力,可以承受压力,传递压力和切力,并在压力和切力作用下出现流动。流体流动时内部出现内摩擦力,静止流体没有内摩擦力。

5. 流体的连续介质模型: 连续介质模型认为,物质连续地分布于其所占有的整个空间,物质宏观运动的物理参数(密度、速度、压力、粘度等)是连续分布的,是空间及时间的可微连续函数。从而实现用连续函数的解析方法来研究流体的动量传输。

6. 流体的压缩性:是指流体四周受压时,其体积变小的特性。

7. 流体的热胀性:是指流体在其本身温度提高时,其体积增大的特性。

8. 牛顿粘性定律总结:

(1)流体产生阻力损失的根本原因:

流动着的流体内部有一种抗拒内在向前流动的特性,称为粘性。由于粘性的作用使得流体内部相邻两流体层间产生作用力——内摩擦力,它是产生阻力损失的根本原因。

(2)牛顿型与非牛顿型流体:

剪应力与速度梯度关系完全符合牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体,所有气体和多数液体都属于这一类。凡不遵循牛顿粘性定律的流体,统称为非牛顿型流体。

(3)温度压力对的影响:

压力对流体粘度影响很小,通常可忽略不计。

气体:当温度t升高时,粘度增大,是气体分子运动加剧所致。

液体:当温度t升高时,粘度降低,是液体间分子间作用力减小所致。

(4)牛顿粘性定律说明:

流体在流动过程中流体层间所产生的剪应力与法向速度梯度成正比,与压力无关。流体的这一规律与固体表面的摩擦力规律不同。

9. 流体出现粘性的原因分析:

(1)分子间内聚力(引力)所引起。

(2)流体分子的垂直流动方向热运动(出现动量交换)所引起。

(3)液态流体出现粘性以分子间内聚力为主,而且液体粘度随温度升高而减小。因为温度升高导致分子间距增大,分子间引力减小。

(4)气态流体出现粘性以“垂直流动方向热运动”为主,且气体粘度随温度升高而增大。因为温度升高导致分子热运动增强。

10.粘性的物理本质是:分子间的引力和分子的运动与碰撞。

11. 理想流体: 一种理想化的模型,无摩擦力,没有粘滞性,不可压缩的的流体,称为理想流体。

12. 牛顿流体: 应力(粘性力)与速度梯度关系完全符合牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体,也就是说,服从牛顿内摩擦定律的流体所有气体和多数液体都属于这一类。

13. 非牛顿流体:凡不遵循牛顿粘性定律的流体,统称为非牛顿型流体。

14. 层流概念:流体沿管轴方向流动时,流束之间或流体层与层之间彼此不相混杂,质点没有径向的运动,都保持各自的流线运动。这种流动状态,称为“层流运动”。

15.