流体流动,和传质

流体流动,和传质

流体流动传热和传质简介

传递现象门数学关系的形式,能量和质量传递学科[[1这是给予的。这些在,和质量定律基础,并上上,并并[[2这是给予的。在中,表示表示守恒和构的最精确的的微分微分[[3这是给予的

对描述求解求解求解,并进行求解进行进行解释解释,可以进行进行进行进行进行我们我们我们有效有效有效理解所的的系统。。这这一方法方法在许多领域领域领域于研究研究研究研究研究

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动量,和质量传递类比

((())的,能量能量的的的从一些简单的原理原理推导出来出来。。。举举举个个例子,假设例子,假设假设例子。,假设j=(((jX,jy,jz)给出通过为δX,δy和δz的微小元元,可以得到的的,其中,其中通量平衡j是单位,时间的。产生项或消耗项rs是单位,单位时间。。

用于不同输送量的。。

根据上图,可以可以以下::

其中,,jx,x表示X位置X方向上通量,,jx,x+ΔxX+ΔX位置X方向上通量矢量。下标tt+ΔT表示相应的该方程,如果方程,如果产生(((rs(0)平衡流出的通量,使使该单元的为。。。

将以方体积δXδyδz,并使δX,δy和δz都接近零,可以得到得到的:

使ΔT接近0,可:::

(所守恒守恒守恒的流体流体流体或或或)中中流体流体流体流体中的的每每每一一体积单元都必须必须必须满足满足这这这一一平衡平衡方程方程。。。。现象的建模建模建模建模建模建模建模建模建模建模建模建模偏”是它为每次相对于个变量的变化而((X Y Y Z Zt(为自) - - - 能够能够动量能量和的定律定律

守恒量中,守恒量一个,而矢量,而项表示表示表示表示,其中以形式,其中其中张量形式形式形式形式包含应力张量张量。将动量守恒,动量通量通量的本构本构本构可以得到纳维-斯托克斯斯托克斯(cfd)建模基础基础基础基础基础基础基础,它们它们解描述了流动流体的的速度速度和和场。。如果为能量能量能量能量能量


,我们我们传递假设我们要存在和反应过程的的流体的的成分为为此一世的浓度C一世均守恒,其其表示为n一世。。使用的方程可以得到适用于每种物质:

如果我们进一步通量由扩散给出出给可该通量溶剂中的的溶质溶质溶质溶质溶质溶质本本本构构构关系关系关系,则可以得到得到扩散扩散扩散扩散反应反应反应,常用于方程方程,常用于方程,常用于常用于常用于

在这方中,,d一世表示溶液中物质一世的扩散系数。

4])。请注意,卵黄中的氧气浓度较高,这里几乎不发生任何代谢作用,仅用于储存能量。不仅如此,昆虫也通过扩散进行“呼吸”。扩散-反应过程被广泛用于描述生物系统。

">扩散-反应反应模型。

斑马鱼胚中扩散,以及扩散扩散体内的扩散和(源自[[4这是给予的)。,卵黄中请较较,这里,这里较高作用,仅作用作用作用作用。

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如果对流,也就整个输送输送输送,则可以输运输运方程方程

在这方程,,表示速度。如果溶液电场电场e作用,并且存在,则则可以得到得到得到得到得到

在这方程,,z一世表示物质一世的,,一世表示物质一世的迁移率,通过nernst-Einstein关系关系直接相关矢量中的为为为迁移项

通量本构也存在输送量的例如例如例如例如例如例如例如例如例如。性质推导导出的的输运输运性质得到:动量以下以下:动量动量动量中的的黏性项项牛顿牛顿流体((((())菲克扩散定律(给)。。与的关系欧姆欧姆,这这定律定律由由金属金属

气体中,黏度导热和扩散系数性质来源于布朗运动运动和和分子分子分子相互相互。液体液体中中中传质特性有关。

综上述,定义方程的简单简单,问题原理非常简单非常非常关键是是守恒守恒定律定律定律以及以及用于于产生通量通量此此此为为为。研究计算,从而从而系统的现象。。

发布:2015年1月14日
上次日期:2018年3月22日

参考资料

  • R.B. Bird,W.E。斯图尔特和E.N.Lightfoot,运输现象,第二版,John Wiley&Sons,Inc.,2007年。
  • “运输现象”,维基百科。
  • R.P. Feynman,R.B。Leighton和M. Sands,Feynman关于物理学的演讲,第二卷,p。2-1,加利福尼亚理工学院,1989年。
  • S. Kranenbarg,鱼类胚胎中的氧气扩散,博士论文,实验动物学,瓦格宁根大学,荷兰,2002年。