[信息與通信]傳熱學(xué)_第五章-資料下載頁
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【正文】 ? ? ? ?? ? ?? ? ? ?39。 39。 39。 39。39。 39。 39。 39。 39。39。 39。 39。 39。 39。0 : 0 : 1 , 0 , 10 1 , 0 : 00 1 , : 1 , 0, 1x y u vx y u vx y u v????? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?邊界條件 微分方程 R 青島科技大學(xué)熱能與動力工程 2022/4/14 49 239。39。2239。39。239。39。39。39。39。39。PrRe1yyluayvxu????????????????由連續(xù)性方程與動量方程： 39。,39。()x w xh ly?????由能量方程： 將速度 u’、 v’ 代入上式： 由對流換熱過程微分方程式： 39。39。39。,539。N u ( ) ( , R e , P r )xx w xhx x f xy???? ? ?? R 青島科技大學(xué)熱能與動力工程 2022/4/14 50 對于恒溫平板，沿板長 l 的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： P r)R e ,(Nu P r)(R e ,Nu 39。xff x ??? ；同理，對于其他情況： P r ) ,Gr(Nu f?自然對流換熱： 混合對流換熱： P r ) ,Gr ( R e ,Nu f?Nu — 待定特征數(shù) （含有待求的 h） Re， Pr， Gr — 已定特征數(shù) 按上述關(guān)聯(lián)式整理實驗數(shù)據(jù)，得到實用關(guān)聯(lián)式，解決了實驗中實驗數(shù)據(jù)如何整理的問題。 R 青島科技大學(xué)熱能與動力工程 2022/4/14 51 凡同類現(xiàn)象、單值性條件相似、同名已定特征數(shù)相等，那么現(xiàn)象必定相似 ? 判別相似的條件 單值性條件： 幾何條件、物理條件、 時間條件、邊界條件 綜上所述，相似原理圓滿地回答了實驗研究中會遇到的三個問題： （ 1）實驗時，應(yīng)測量各特征數(shù)中包含的全部物理量；物性參 數(shù)值由實驗系統(tǒng)中的定性溫度及壓力確定 （ 2）實驗結(jié)果整理成特征數(shù)關(guān)聯(lián)式 （ 3）實驗結(jié)果可以推廣應(yīng)用到相似的現(xiàn)象 R 青島科技大學(xué)熱能與動力工程 2022/4/14 52 三 、 模型實驗和實驗數(shù)據(jù)的整理方法 利用實驗?zāi)Ｐ蛠砟M原型中的實際對流換熱過程是解決復(fù)雜對流換熱問題的重要方法 ? 模型實驗應(yīng)遵循的原則 ? 模型與原型中的對流換熱過程必須相似；要滿足上述判別 相似的條件； ? 實驗時改變條件，測量與現(xiàn)象有關(guān)的、相似特征數(shù)中所包 含的全部物理量，因而可以得到幾組有關(guān)的相似特征數(shù)； ? 利用這幾組有關(guān)的相似特征數(shù)，經(jīng)過綜合得到特征數(shù)間的 函數(shù)關(guān)聯(lián)式。 R 青島科技大學(xué)熱能與動力工程 2022/4/14 53 ? 定性溫度 、 特征長度和特征速度 ? (1) 定性溫度 確定物性的溫度即定性溫度 a) 流體溫度： 流體沿平板流動換熱時： 流體在管內(nèi)流動換熱時： b) 熱邊界層的平均溫度： c) 壁面溫度： 在對流換熱特征數(shù)關(guān)聯(lián)式中，常用特征數(shù)的下標(biāo)示出定性溫度，如： 使用特征數(shù)關(guān)聯(lián)式時，必須與其定性溫度一致 相似特征數(shù)中所包含的物性參數(shù)，如： ?、?、 Pr 等，往往取決于溫度 R 青島科技大學(xué)熱能與動力工程 2022/4/14 54 流體在流通截面形狀不規(guī)則的槽道中流動： 取當(dāng)量直徑作為特征尺度： ? (2) 特征長度 應(yīng)取對于流動和換熱有顯著影響的幾何尺度 如：管內(nèi)流動換熱：取直徑 d A — 槽道截面積； U — 濕周 沿平板流動換熱：取板長 l 或坐標(biāo) x ? (3) 特征速度 流體外掠平板或繞流圓柱：取來流速度 管內(nèi)流動：取截面上的平均速度 流體繞流管束：取最小流通截面的最大速度 包含在相似特征數(shù)中的幾何長度； Re、 Gr、Nu中的長度 Re數(shù)中的流體速度 R 青島科技大學(xué)熱能與動力工程 2022/4/14 55 ? 實驗數(shù)據(jù)的整理方法 相似特征數(shù)關(guān)聯(lián)式的具體函數(shù)形式、定性溫度、特征長度等的確定具有一定的經(jīng)驗性 目的：完滿表達(dá)實驗數(shù)據(jù)的規(guī)律性、便于應(yīng)用 特征數(shù)關(guān)聯(lián)式通常整理成冪函數(shù)形式： 式中， c、 n、 m 等需由實驗數(shù)據(jù)確定 冪函數(shù)在對數(shù)坐標(biāo)圖上是直線 R 青島科技大學(xué)熱能與動力工程 2022/4/14 56 圖解法 平均值法 最小二乘法 實驗數(shù)據(jù)很多時，最好的方法是用最小二乘法由計算 機(jī)確定各常量 特征數(shù)關(guān)聯(lián)式與實驗數(shù)據(jù)的偏差用百分?jǐn)?shù)表示 冪函數(shù)在對數(shù)坐標(biāo)圖上是直線 R 青島科技大學(xué)熱能與動力工程 2022/4/14 57 ? 實驗舉例：流體在圓管內(nèi)受迫對流換熱 ?（ 1）應(yīng)測量的物理量：各特征數(shù)中包含的量 即： ? ?fww ttqh ?? — 流體的熱物性，取決于壓力和溫度 需測量的物理量： wfw qttpud 、、 R 青島科技大學(xué)熱能與動力工程 2022/4/14 58 ?（ 3）實驗結(jié)果可以推廣應(yīng)用到同名已定特征數(shù)相等的相似 現(xiàn)象中 ?（ 2）實驗結(jié)果整理成 的函數(shù)關(guān)系 P r ) ( R e ,Nu f
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