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一
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年第期能源研究与利用.
坚壁自然对流换热系数计算研究
墨垩宣庳、/范铭了/
东南大学动力程系
丹提要本文对竖壁自然对流求解提出新的条件假设,络出其合理的
控制方程。通过计算,得出自然对流计算的新准则关系式,拓展准则的适用
范围,可以为程上精确计算采用。:
, ————一~ ——●。’一’
关键词咝堡苎墨墼专
一
、言果,尤其是中小下的结果带来很大的
自然对流传热在工程实践中有着极其误差。
广琵的应用。化工、动力、电子、宇航等等领我们从满足壁面特性的平衡条件出发,
域无不涉及到自然对流换热。到目前为止. 可以导出在壁面上,该控制方程在方向
研究工作者在边界理论的先导下,已对自然
上分力平衡关系式为。一
对流进行了广、深入她研究。实验表明,以
往的计算结果在太数以下简写为耋。为了保证这一平衡关系,我们认为第一
下与实验值吻合很好,而中小数
个假设条件应为:
下的换热计算有着不小的误差,还没有一个
成熟的、公认的准则供工程上精确计算使声: ⋯
用。在工程上,人们碰到的也大多属中小
于是可以建立简化后的热边界层扩展
数下的自然对流问题。本文拟从竖壁自
方程如下:
然对流控制方程的简化分析入手,最终得出
了合理的、在整个层流流动范围内都适用的宴一.
“
准则方程。
: 、控制方程分析及简化十言—一一罢嘉一,嘉,
控制自然对流流动的热边界层方程为.
偏微分方程组。为便于求挈一窖.
、条件假设及方程简化。
—
“
方程在物理上的一致性是极其重要的,为“罢否十面‘等十雾【‘
此,简化形式应力求保持方程在壁面上的平对应边界条件为:
衡条件,因为壁面特性在流动与传热研究中。: 一、、’壁面温
是最重要的。传统边界层理论在简化二维、度.
稳态、层流、不可压缩竖壁自然对流热边界一~ .考’,。
.
。
为: 及;,通过分析,可以知道其中、分别为及方向的分速度,
』
∞为运动牯性系数,为导温系数。
假设条件破坏了热边界层控制方程三、热边界层扩展方程的无因次化
在壁面上力的平衡关系式,这将给计算结为了求得热边界层扩展方程式的理
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· · 能源研究与利用年第期
论解,.
换。可以将式转换为无因次流函数及一—
—
.
无因次温度的拟常微分方程组如下: 广
, · 一其边界条件相应转换为:
. : 一口.
; : 一一
一,’‘· 一.
,.、.式需联立耦合求
.
· 一. 解。
四、结果分析
一, ·
, %吾一· 图给出方程求得的壁面无量纲温
簟· . 度梯度随数的变化规律曲线可
以看出当≥时, 。趋于一常数。
其一√. 我们对该曲线进行拟合,得函数关系如下:
.
一二—:
,
一—为定性尺
.
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·
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·
·
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阻竖壁自燕对流壁面温度梯度
一..。一