冶金傳輸原理-第7章-對(duì)流換熱--文庫(kù)吧
2025-07-21 03:38 本頁(yè)面
【正文】 微團(tuán)的脈動(dòng) 引起的混合作用。 流體縱掠平壁時(shí)熱邊界層的形成和發(fā)展與流動(dòng)邊界層相似， 熱邊界層概念 邊界層厚度 δ —— 由流體中垂直于壁面方向上 流動(dòng) 速度 熱邊界層厚度 δ T—— 由流體中垂直于壁面方向上 溫度 分布確定的 分布確定的 δ 反映流體分子動(dòng)量擴(kuò)散能力，與運(yùn)動(dòng)粘度 ν 有關(guān) δ T反映流體分子熱量擴(kuò)散能力，與熱擴(kuò)散率 a有關(guān) ????有關(guān)。應(yīng)該與 ??? aT?定義普朗特?cái)?shù) ??? pca??Pr高普朗特?cái)?shù)流體， Pr=幾十 ~104（高粘性油） 低普朗特?cái)?shù)流體， Pr=102（液態(tài)金屬） 中等普朗特?cái)?shù)流體， Pr=~10（氣體、水） ????? 熱邊界層概念 當(dāng)流動(dòng)邊界層與熱邊界層同時(shí)生成和發(fā)展時(shí)，邊界層厚度取決 于普朗特?cái)?shù) 。,1Pr Ta ??? ???。,1Pr Ta ??? ???.,1Pr Ta ??? ??? 相似理論基礎(chǔ) 求解傳輸問(wèn)題 ?????理論分析法 直接實(shí)驗(yàn)法 模型研究法 一、相似的基本概念 幾何相似 相似倍數(shù)（無(wú)量綱）—llCCllllll???39。3339。2239。11相似三角形 在相似理論指導(dǎo)下，建立與研究對(duì)象相似的研究模型，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)模型進(jìn)行研究，再把所得結(jié)論推廣到實(shí)際問(wèn)題中 。 物理相似 當(dāng)兩個(gè)物理現(xiàn)象相似時(shí)，在空間相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與時(shí)間相對(duì)應(yīng)的瞬間，表征該現(xiàn)象特征的所有物理量必然各自保持一定的比例關(guān)系。 39。iwi wcw ?相似轉(zhuǎn)換 ???????????一物理量。各個(gè)對(duì)應(yīng)時(shí)空點(diǎn)上的某—系統(tǒng)、一物理量；各個(gè)對(duì)應(yīng)時(shí)空點(diǎn)上的某—系統(tǒng)、2132139。339。239。1當(dāng)系統(tǒng)一、系統(tǒng)二相似時(shí)，則有 wcwwwwww ???????39。3339。2239。11—— 物理量 w的相似倍數(shù) wc把現(xiàn)象的相似簡(jiǎn)化為一般的幾何相似 相似理論基礎(chǔ) 速度相似（運(yùn)動(dòng)相似） —— 各對(duì)應(yīng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻上速度的方向 一致，而大小互成比例，如下圖所示，即 速度相似倍數(shù)—vvCCvvvvvv???39。3339。2239。11速度相似 相似理論基礎(chǔ) 質(zhì)點(diǎn) A、 B沿幾何相似的路徑作相似運(yùn)動(dòng)。對(duì)應(yīng)的物理量和相關(guān) 變量為 速度 v,運(yùn)動(dòng)途程 l和 時(shí)間 .則存在 ?運(yùn)動(dòng)途徑相似倍數(shù) lcll ?39。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)相似 tctt ?39。時(shí)間相似倍數(shù) 速度相似倍數(shù) ucuu ?39。 相似理論基礎(chǔ) 39。39。39。dtCdlCuCtlu ?或 )4(39。39。39。dtdluCCCltu ?比較（ 1）式和（ 4)式，有 1?ltuCCC質(zhì)點(diǎn) A,B的運(yùn)動(dòng)方程分別為 ?????????)2()1(39。39。39。dtdluBdtdluA對(duì)質(zhì)點(diǎn)對(duì)質(zhì)點(diǎn))3(, 39。39。39。39。39。 dlCdldtCdtuCu ltu ???兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程相似，則有 將式（ 3)代入式（ 2），則有 相似理論基礎(chǔ) 1?luCCC ?39。39。39。39。39。39。1lululluu???????? 結(jié)論：彼此相似的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象必然存在著 數(shù)值相同的綜合 量（相似準(zhǔn)數(shù)） lu? 物理相似 —— 運(yùn)動(dòng)相似、時(shí)間相似、速度相似、溫度相似、開(kāi) 始條件和邊界條件相似等。 相似理論基礎(chǔ) 二、相似三定理 相似第一定律 —— 相似現(xiàn)象的性質(zhì) 彼此相似的物理量必然具有數(shù)值相等的同名相似準(zhǔn)數(shù)。 該定律指明，實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須測(cè)量出相似準(zhǔn)數(shù)所包含的一切量。 相似第二定律 —— 現(xiàn)象相似的條件 凡是同一現(xiàn)象，如果定解條件相似，而且由定解條件的物理量所組成的相似準(zhǔn)數(shù)在數(shù)值上相等，則這些現(xiàn)象必定相似。 該定律指明，實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了保證模型與實(shí)物現(xiàn)象相似，必須使 定解條件相似，而且，由定解條件組成的決定性準(zhǔn)數(shù)在數(shù)值上要相 等。 判斷相似的充分必要條件 相似理論基礎(chǔ) ↓ 相似第三定律 描述一組相似現(xiàn)象的各個(gè)變量之間的關(guān)系可以表示為相似準(zhǔn) 數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。這種函數(shù)關(guān)系稱(chēng)為準(zhǔn)數(shù)方程，表示為： 0),...,( 21 ???? nf為相似準(zhǔn)數(shù)。，式中， n??? ...,21 該定律指明，必須把實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理成準(zhǔn)數(shù)方程式。 相似理論基礎(chǔ) 準(zhǔn)數(shù)方程式 準(zhǔn)數(shù)方程式是在實(shí)驗(yàn)條件下得到描述該現(xiàn)象的基本微分方程組 的一個(gè)特解，并且可以推廣到與模型現(xiàn)象相似的一切現(xiàn)象中去。 三、相似理論求解物理方程 ）（ 1222222xxxxzzyyxxxgzuyuxuxPzuuyuuxuutu???????????????????????????????????沿 x方向的納維爾 —— 斯托克斯方程為 粘性流體的動(dòng)量平衡方程 相似轉(zhuǎn)換解相似準(zhǔn)數(shù) ）（ 51 39。239。39。2239。39。2239。39。239。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。xxxxzzyyxxxgzuyuxuxPzuuyuuxuutu?
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