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流体的动量通量定义及分类
冶金网
流体具有一定的质量，流动时具有一定的速度，因而具有一定的动量。冶金网流体在流动过程中会发生动量的传递，单位时间内传递的动量称为动量率，单位时间内通过单位面积传递的动量称为动量通量。流体的动量通量分为两种，即对流动量通量和粘性动量通量。
1.对流动量通量
对流动量通量是由流体的宏观运动引起的。当流体以一定速度从一处运动到另一处时，就将动量从一处传递到另一处，形成了对流动量的传递过程。对流动量的传递方向与流体的运动方向一致。
若流体沿x轴方向流动，速度为ux，则单位时间通过单位面积的流体质量为V流体沿x轴方向的对流动量通量即为puxux。如果流体沿x轴方向运动的同时，在y轴和z轴方向产生了脉动，则流体除了以速度&运动产生x轴方向的动量传递外，还分别以速度％和％沿y轴和z轴方向运动，所产生的沿y轴和z轴方向的对流动量通量则分别为"UxUy和Puxuz。
2.粘性动量通量
(1)层流粘性动量通量
层流粘性动量的传递是流体层流流动过程中，由于流体分子的扩散运动而产生的。当运动着的两相邻流体层之间存在速度梯度时，流速较快的流体层中的分子因不规则运动会有一部分进入流速较慢的流体层中，与流速较慢的流体层分子相互碰撞而使其流速加快，使慢速流体分子的动量增大;与此同时，流速较慢的流体层中的分子也会有一部分进入流速较快的流体层中，与较快流体层中的分子相互碰撞而使其流速减慢，引起快速流体分子的动量减小。这种速度不相同的两相邻流体层在粘性力作用下由于分子运动而产生的动量交换过程即为层流粘性动量传递过程，其动量通量称为层流粘性动量通量，简称为粘性动量通量。
从物理量的量纲来考虑，粘性动量通量即相当于作用在单位面积上的粘性力，亦即切应力，可由牛顿粘性定律来描述。对不可压缩流体，有式中v——运动粘性系数，又称动量扩散系数。单位体积流体的动量梯度，即动量浓度梯度，表明粘性动量通量的大小与y方向上的动量浓度梯度成正比，负号表示其方向与动量浓度梯度的方向相反，即从动量高处传向动量低处。
值得指出的是：
粘性动量传递的方向与流体动量的方向一般是不相同的。如上所述，粘性动量传递的
方向为y方向，而流体动量的方向为方向，符号Tyx的前一个角标y指动量传递的方向，后一个角标x指动量的方向。
粘性动量传递的方向与动量浓度梯度的方向相反，即动量由高流速层向低流速层传递，而动量浓度梯度的方向都是从低速指向高速。由于粘性动量传递的方向永远与动量梯度的方向相反，所以式（1-2-49)中的负号是必须的。
牛顿粘性定律所确定的动量传递由流体的分子运动而引起，不包括各流体层之间流体质点（或微团）的横向脉动过程。因此，牛顿粘性定律只适用于流体分子运动引起的层流流动。
(2)紊流粘性动量通量
紊流粘性动量的传递是流体紊流流动过程中，由于流体质点（或微团）的横向脉动而产生的。工程中，描述紊流现象常引入时均化的概念。
如图1-2-17所示，紊流的时均速度u定义为，瞬时速度u可表示为时均速度u和脉动速度u,之和。今设一紊流流体沿x轴方向运动，时均速度为附加的脉动速度，则其瞬时速度为其在y轴方向具有不同的速度，如图1-2-18所示。

图1-2-17紊流时时均速度与脉动速度
1«x\^

——y
+Uy
/
卜丨
表明，低速流体质点(微团）B因脉动由低流速区向高流速区转移时，单位时间通过单位面积传递的动量为等于单位面积上作用一个同样大小的力，即相当于流体的紊流脉动所引起的附加动量通量。
式中，E称为涡流切应力，负号表示流团自低速区转移至高速区时使高速区的流速降低，引起高速区流体动量的亏损。
梯度为的两相邻流体层之间沿时均速度的垂直方向移动的距离。它不是流体的物理特征，而是与局部流动条件和局部几何形状有关的量。
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