傳熱學第五章ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-02 00:44 本頁面
【文章內容簡介】 v v p v vu v Fx y y x y? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ??????? ??pt t tc u vxy? ? ??? ? ? ?????????2222ttxy????????????? 4個微分方程含有 4個未知量 (u、 v、 p、 t)， 方程組封閉 。 原則上 ， 方程組對于滿足上述假定條件的對流換熱 （ 強迫 、 自然 、 層流 、 湍流換熱 ） 都適用 。 第五章 對流換熱 22 5 對流換熱過程的單值性條件 單值性條件 ： 能單值地反映對流換熱過程特點的條件 單值性條件包括四項：幾何 、 物理 、 時間 、 邊界 完整數學描述：對流換熱微分方程組 + 單值性條件 (1) 幾何條件 平板 、 圓管；豎直圓管 、 水平圓管；長度 、 直徑等 說明對流換熱過程中的幾何形狀和大小 第五章 對流換熱 23 (2) 物理條件 如：物性參數 ?、 ? 、 c 和 ? 的數值 ， 是否隨溫度和壓力變化；有無內熱源 、 大小和分布 說明對流換熱過程的物理特征 (3) 時間條件 穩(wěn)態(tài)對流換熱過程不需要時間條件 — 與時間無關 說明在時間上對流換熱過程的特點 第五章 對流換熱 24 (4) 邊界條件 說明對流換熱過程的邊界特點 邊界條件可分為二類：第一類 、 第二類邊界條件 a 第一類邊界條件 已知任一瞬間對流換熱過程邊界上的 溫度值 b 第二類邊界條件 已知任一瞬間對流換熱過程邊界上的 熱流密度值 ? ?w , , ,t f x y z ??? ?w , , ,q f x y z ??第五章 對流換熱 25 普朗特：邊界層概念 速度邊界層 溫度邊界層 53 邊界層型對流傳熱問題的數學描寫 第五章 對流換熱 26 ??。?空氣外掠平板， u?=10m/s： 。 2 0 01 0 0 ?? ?? mmxmmx ??邊界層內： 平均速度梯度很大； y=0處的速度梯度最大 速度發(fā)生明顯變化的流體薄層。 1 流動邊界層 流動邊界層厚度 ? : 0 .9 9uu? ?? l? ??第五章 對流換熱 27 由牛頓粘性定律： 邊界層外 ： u? 在 y 方向不變化， ?u/?y=0 流場可以劃分為兩個區(qū)： 邊界層區(qū)： NS方程 主流區(qū)： ?u/?y=0， ?=0；無粘性理想流體； 歐拉方程 yu??? ?? 速度梯度大，粘滯應力大 粘滯應力為零 — 主流區(qū) ——邊界層概念的基本思想 第五章 對流換熱 28 臨界距離 xc ：層流邊界層 向湍流邊界層過渡的距離 平板： 湍流邊界層： 臨界雷諾數 ： Rec ???cccxuxu????? Re粘性力慣性力565 105Re 。103~103Re ????? cc 取粘性底層（層流底層） ?? ux cc ?Re邊界層的流態(tài)： 層流邊界層 、 過渡區(qū) 、 湍流邊界層 第五章 對流換熱 29 流動邊界層的幾個重要特性 (1) 邊界層厚度 ? L (2) 邊界層內存在較大的速度梯度 (3) 邊界層流態(tài)分層流與湍流；湍流邊界層緊靠壁面處仍有層流特征，粘性底層（層流底層） (4) 流場可以劃分為邊界層區(qū)與主流區(qū) 第五章 對流換熱 30 邊界層概念也可以用于分析其他情況下的流動和換熱： 如： 流體在管內受迫流動、流體外掠圓管流動、流體在豎直壁面上的自然對流 等 邊界層理論的基本論點 2 熱邊界層 當壁面與流體間有溫差時 ， 會產生溫度梯度很大的溫度邊界層 （ 熱邊界層 ） 第五章 對流換熱 31 Tw ????????
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