[工學(xué)]第五章對流傳熱的理論基礎(chǔ)-展示頁
2024-12-16 23:54本頁面
【正文】 ptc d x d y????微元體內(nèi)能增量 2222 ppt t t t td x d y c u v d x d y c d x d yx y x y? ? ???? ??? ? ? ? ?? ? ? ??? ??? ? ? ? ?????導(dǎo)熱引起凈熱量 +熱對流引起的凈熱量 =微元體內(nèi)能的增量 整理得二維、常物性、無內(nèi)熱源的 能量微分方程 2222pt t t t tuvx y c x y?????? ? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ? ???2222pt t t t tuvx y c x y?????? ? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ? ???非穩(wěn)態(tài)項(xiàng) 對流項(xiàng) 擴(kuò)散項(xiàng) cztytxtat?? 52 對流傳熱問題的數(shù)學(xué)描寫 為便于分析，推導(dǎo)時作下列假設(shè)： 流動是二維的 流體為不可壓縮的牛頓型流體 流體物性為常數(shù)、無內(nèi)熱源； 粘性耗散產(chǎn)生的耗散熱可以忽略不計 1 質(zhì)量守恒方程 (連續(xù)性方程 ) 流體的連續(xù)流動遵循質(zhì)量守恒規(guī)律 從流場中 (x, y) 處取出邊長為 dx、 dy 的微元體 （ z方向?yàn)閱挝婚L度 ） ， 如圖所示 ， 質(zhì) 量流 量為 M [kg/s] 分別寫出微元體各方向的質(zhì)量流量分量： X方向： udyM x ??dxxMMM xxdxx ?????d x d yxudxxMMM xdxxx ????????? ? )( ?單位時間內(nèi)、沿 x軸 方向流入微元體的凈質(zhì)量： d x d yyvdyyMMM ydyyy????????? ? )( ?同理，單位時間內(nèi)、沿 y 軸 方向流入微元體的 凈質(zhì)量 ： 單位時間內(nèi)微元體內(nèi)流體質(zhì)量的變化 : d x d yd x d y ???? ????? )(????xu??? )( ? 0)( ????yv? 微元體內(nèi)流體質(zhì)量守恒 (單位時間內(nèi) )： 流入微元體的凈質(zhì)量 = 微元體內(nèi)流體質(zhì)量的變化 對于二維、穩(wěn)態(tài)流動、密度為常數(shù)時： xu?? 0????yvd x d yd x d yy vd x d yxu ???? ????????? )()(即： 連續(xù)性方程 2 動量守恒方程 動量微分方程式描述流體速度場，可以從微元體的動量守恒分析中建立 牛頓第二運(yùn)動定律 : 作用在微元體上各外力的總和等于控制體中流體動量的變化率 作用力 = 質(zhì)量 ? 加速度（ F=ma） 作用力：體積力、表面力 體積力 : 重力、離心力、電磁力 表面力 : 由粘性引起的切向應(yīng)力及法向應(yīng)力，壓力等 動量微分方程 — NavierStokes方程（ NS方程） 22222222) ( )) ( ) ( 3) ( ( 4)(21 )) xyu u u p u uu v Fx y x x yv v v p v vu v Fx y y x y??????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?（（(1)— 慣性項(xiàng) （ ma） ； (2)— 體積力； (3)— 壓強(qiáng)梯度； (4)— 粘滯力 。 2) 電子器件冷卻；3)電風(fēng)扇 ● 對流換熱與熱對流不同，既有熱對流，也有導(dǎo)熱；不是基本傳熱方式 (1)流體的宏觀運(yùn)動 + 微觀的導(dǎo)熱 ， 導(dǎo)熱與熱對流同時存在的復(fù)雜熱傳遞過程 (2) 必須有直接接觸 （ 流體與壁面 ） 和宏觀運(yùn)動；也必須有溫差 (3) 由于流體的粘性和受壁面摩擦阻力的影響 ， 緊貼壁面處會形成速度梯度很大的邊界層 對流換熱的機(jī)理與通過緊靠換熱面的薄膜層的熱傳導(dǎo)有關(guān) 。 h h對流傳熱系數(shù)大致數(shù)值范圍 1 對流換熱的定義和性質(zhì) 對流換熱是指流體流經(jīng)固體時流體與固體表面之間的 熱量傳遞現(xiàn)象 。 ? 到目前為止 ， 對流換熱問題的研究還很不充分 。 自然界中的種種對流現(xiàn)象 強(qiáng)制對流與自然對流 電子器件冷卻 沸騰換熱原理 空調(diào)蒸發(fā)器、冷凝器 動物的身體散熱 對流換
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