對(duì)流傳熱理論基礎(chǔ)ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-04 22:07本頁(yè)面
【正文】 20ytytvxtucyuyuvxuuyvxup????y u∞ t∞ Pin Pout 0 l x 選取板長(zhǎng) l，來(lái)流流速 u∞，和溫度差 Δt=twt ∞為變量的特征值，于是該換熱過(guò)程的無(wú)量綱變量為： 用這些無(wú)量綱變量去取代方程組中的相應(yīng)變量，可得出無(wú)量綱變量組成的方程組。 )/()(。/。/。/。/ww ttttLyYLxXuvVuuU???????????0?????? yvxu；0??????? ????lyuvlulxuulu0)( ＝＋ YVXUlu ????? ??連續(xù)性方程 0＝＋ YVXU ?????22YUluYUVXUU????????????動(dòng)量方程 22yuyuvxuu???????????????? ??22Re1YUYUVXUU?????????2222YUluYUVXUUlu??????????????? ?? ??222 YltλYVXUtlucp ???????????????????? ???能量方程 22ytytvxtucp ???????????????? ??22YaluYVXU ???????????????????? ??22PrRe1YYVXU ?????????????22Pe1YYVXU ????????????0?? ????? yw ytttλh0??? ??????????????? Yww YlλYlttttλh?表面換熱系數(shù)微分方程 0Nu???????YYhl?表征粘性力表征慣性力，２2lulu ?? ??☆☆ 從以上分析得知 表征熱傳導(dǎo)的熱量表征熱對(duì)流的熱量， 2l tl tuc p ??? ??單位（ ）或（ ） 單位（ ）或（ ） 定義為雷諾數(shù)，表征了給定流場(chǎng)的 慣性力與其黏性力的對(duì)比關(guān)系 ， 也就是反映了這兩種力的相對(duì)大小。 利用雷諾數(shù)可以 判別一個(gè)給定流場(chǎng)的穩(wěn)定性 ，隨著慣性力的增大和黏性力的相對(duì)減小，雷諾數(shù)就會(huì)增大，而大到一定程度流場(chǎng)就會(huì)失去穩(wěn)定，而使流動(dòng)從層流變?yōu)槲闪?。?duì)于這里討論的流體流過(guò)平板而言，當(dāng) 5 105左右時(shí)層流流動(dòng)就會(huì)變?yōu)槲闪髁鲃?dòng)。 ??? LuLu ?? ??Re a??Pr普朗特（ Prandtl）數(shù)，它反映了流體的 動(dòng)量擴(kuò)散能力 與其 能量擴(kuò)散能力 的對(duì)比關(guān)系。 PrRePe2?????? ??alultltuc p??貝克萊數(shù)，它表征了給定流場(chǎng)的 熱對(duì)流能力 與其 熱傳導(dǎo)能力 的對(duì)比關(guān)系。 它在能量微分方程中的作用相當(dāng)于雷諾數(shù)在動(dòng)量微分方程中的作用 。 λhLNu ?努謝特?cái)?shù)定義 ：在壁面法線上流體無(wú)量綱溫度梯度 Nu反映了給定流場(chǎng)的 換熱能力 與其 導(dǎo)熱能力 的對(duì)比關(guān)系。這是一個(gè)在對(duì)流換熱計(jì)算中必須要加以確定的特征數(shù)，為待定特征數(shù) 無(wú)量綱化的方程組 解及換熱特征關(guān)聯(lián)式的形式 0＝＋ YVXU ????22Re1YUYUVXUU????????22PrRe1YYVXU ????????????0Nu?????YY? ?Re, YXfU ?? ?Re, YXfV ?? ?? ?PrR e,PrR e,,YXfVUYXf?????? ?? ?XfNuXfx P r ,R e,P r ,R e,Y 0Y???????? ?PrR e ,fNu ? 無(wú)量綱化的意義 ? 在計(jì)算幾何形狀相似的流動(dòng)換熱問(wèn)題時(shí)，如果只是求取其 平均的換熱性能 ，就可以 歸結(jié)為確定幾個(gè)準(zhǔn)則之間的某種函數(shù)關(guān)系 ，最后得出平均的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和總體的換熱熱流量。 ? 由于 無(wú)量綱 準(zhǔn)則由過(guò)程量、幾何量和物性量組成，其的引入 從而 使實(shí)驗(yàn)研究的變量數(shù)目顯著減少 ，這對(duì)減少實(shí)驗(yàn)工作量和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)間、難度至關(guān)重要。 特征尺寸，特征流速和定性溫度 對(duì)流動(dòng)換熱微分方程組進(jìn)行無(wú)量綱化時(shí)，選定了對(duì)應(yīng)變量的特征值，然后進(jìn)行無(wú)量綱化的工作，這些特征參數(shù)是流場(chǎng)的代表性的數(shù)值，分別表征了流場(chǎng)的 幾何特征、流動(dòng)特征和換熱特征 。 ?特征尺寸 反映了流場(chǎng)的幾何特征，對(duì)于不同的流場(chǎng)特征尺寸的選擇是不同的。如，對(duì)于流體平行流過(guò)平板選擇沿流動(dòng)方向上的長(zhǎng)度尺寸；對(duì)于管內(nèi)流體流動(dòng)選擇垂直于流動(dòng)方向的管內(nèi)直徑；對(duì)于流體繞流圓柱體流動(dòng)選擇流動(dòng)方向上的圓柱體外直徑。 ? 特征流速 反映了流體流場(chǎng)的流動(dòng)特征。不同的流場(chǎng)其流動(dòng)特征不同，所選擇的特征流速是不同的。 如，流體流過(guò)平板，來(lái)流速度被選擇為特征尺寸；流體管內(nèi)流動(dòng)，管子截面上的平均流速可作為特征流速；流體繞流圓柱體流動(dòng)，來(lái)流速度可選擇為特征流速。 無(wú)量綱準(zhǔn)則中的物性量是溫度的函數(shù)，確定物性量數(shù)值的溫度稱為定性溫度。對(duì)于不同的流場(chǎng)定性溫度的選擇是不同的。 ?定性溫度 外部流動(dòng)常選擇來(lái)流流體溫度和固體壁面溫度的算術(shù)平均值，稱為膜溫度；內(nèi)部流動(dòng)常選擇管內(nèi)流體進(jìn)出口溫度的平均值（算術(shù)平均值或?qū)?shù)平均值），當(dāng)然也有例外。 【 例 】 流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的換熱問(wèn)題 在研究該問(wèn)題時(shí)，通常采用管道的內(nèi)直徑 d作為特征尺寸，而用管道內(nèi)截面上的平均流速 um作為特征流速，相應(yīng)的無(wú)量綱準(zhǔn)則為 : Θ u Θ=(ttw)/(tftw) ? ?PrR e ,fNu ??? duhdNu m?? Re,【 例 】 利用數(shù)量級(jí)分析方法，對(duì)流體外掠平板流動(dòng)，從動(dòng)量微分方程導(dǎo)出邊界層厚度如下變換關(guān)系式 222 ????????????????uuvxuuyuyuvxuuxx Re1~?【 分析 】 ?~,~,~ yxxuu ?動(dòng)量微分方程各項(xiàng)數(shù)量級(jí) 的數(shù)量級(jí)未知v?根據(jù)數(shù)量級(jí)關(guān)系 xuxx x ????? ~Re1~22 【 例 】 利用數(shù)量級(jí)分析方法，對(duì)流體外掠平板流動(dòng)，從動(dòng)量微分方程導(dǎo)出邊界層厚度如下變換關(guān)系式 xx Re1~?xuvvxuyvxu???????????~ 0 【 解 】 連續(xù)性方程數(shù)量級(jí) 則動(dòng)量微分方程各項(xiàng)數(shù)量級(jí) Re1~~~ 2222222xxuxuxuuuuxxuuyuyuvxuu?????????????????????????????第五章 對(duì)流換熱 99 作業(yè)： 51， 52， 510， 511
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