文档介绍：传热学的发展历史及其现状
传热学的发展历史及其现状
摘要： 20世纪初，传热学从物理学中的热学部分独立出来而成为一门学科。一百多年来，传热学研究者们对传热现象进行了广泛深入的研究，发表了大量的科学论著和研究报告，并出版了大量有价值的学术专著，促进了传热学理论的完善和学术的发展。历史总是向前发展的，尽管现有传热学具有坚实的理论基础，也取得了巨大成就，但新出现的现象已与现有的传热学体系产生了尖锐的矛盾，使现有的传热学理论捉襟见肘，暴露出其局限性。
关键词：传热学发展历史现有困境突破
一、引言
传热学是研究由温度差异引起的热量传递过程的科学。传热现象在我们的日常生活中司空见惯，早在人类文明之初，人们就学会了烧火取暖。随着工业革命的到来，蒸汽机、内燃机等热动力机械相继出现，传热研究更是得到了飞速的发展，被广泛地应用于工农业生产与人们的日常生活之中。当今世界，国与国之间的竞争是经济竞
争。而伴随着经济的高速发展，也带来了资源、人口与环境等重大国际问题。传热学在促进经济发展和加强环境保护方面起着举足轻重的作用。
近年来，随着工业经济的兴起，环境问题日益严重。重点整治环境，保障人民的身体健康已成为实现我国经济可持续发展的重大战略。传热学的研究极大地提高了能源利用效率，不但节约能源，同时也大大减少了各种废料的排放量，最大限度地控制了现代工业文明对自然生态系统的破坏。在2050年以前我国能源结构仍将以“非洁净能源”—煤为主，传热研究在环境和生态领域方面所起的重要作用是显而易见的。人们越来越关注的生命科学也离不开传热学。生命系统是一个典型的耗散结构系统，生命通过与赖以生存的环境进行物质和能量的交换而得以维持。对生命系统中的能量与物质传输的认识ffs待进行传热学研究。随着人体环境学的发展尤其是生物医学领域中诸如低温外科手术、移植器官冷冻储存、肿瘤加热疗法、疾病热诊技术，以及烧伤冻伤、烫伤等临床医学和康复医学的进步，要求人们深人认识人体传热的特性和机制。
总之，21世纪的能源问题、经济环境问题和生
一点。傅里叶在进行实验研究的同时，十分重视数学工具的运用，很有特色。他从理论解与实验的对比中不断完善他的理论公式，取得的进展令人瞩目。1807年他提出了求解场微分方程的分离变量法和可以将解表示成一系列任意函数的概念，得到学术界的重视。1812年法国科学院以“热量传递定律的数学理论及理论结果与精确实验的比较”为题设项竞奖。经过努力，傅里叶于1822年发表了他的著名论著“热的解析理论”，成功地完成了创建导热理论的任务。他提出的导热定律正确概括了导热实验的结果，现称为傅里叶定律，奠定了导热理论的基础。傅里叶被公认为导热理论的奠基人。
流体流动的理论是对流换热理论的必要前提。1823年纳维提出的流动方程可适用于不可压缩性流体。此方程1845年经斯托克斯改进为纳维—斯托克斯方程，完成了建立流体流动基本方程的任务。1880年雷诺提出了一个对流动有决定性影响的无量纲物理量群，在1880至1883年间雷诺进行了大量实验研究，发现管内流动层流向湍流的转变发生在雷诺数的数值为1800至2000
之间，澄清了实验结果之间的混乱，对指导实验研究作出了重大贡献。具有突破意义的进展要推1909和1915年努谢尔特两篇论文的贡献。他对强制对流和自然对流的基本微分方程及边界条件进行量纲分析获得了有关无量纲数之间的原则关系。开辟了在无量纲数原则关系正确指导下，通过实验研究求解对流换热问题的一种基本方法，有力地促进了对流换热研究的发展。1921年波尔豪森在流动边界层概念的启发下又引进了热边界层的概念。1930年他与施密特及贝克曼合作，成功地求解了竖壁附近空气的自然对流换热。1925年的普朗特比拟，1939年的卡门比拟以及1947年马丁纳利的引伸记录着早期发展的轨迹。由于湍流问题在应用上的重要性，湍流计算模型的研究随着对湍流机理认识的不断深化而蓬勃发展，逐渐发展成为传热学研究中的一个令人瞩目的热点。它也有力地推动着理论求解向纵深发展。还应该提到，在对流换热理论的近代发展中，麦克亚当、贝尔特和埃克特先后作出了重要贡献。
在热辐射的早期研究中，认识黑体辐射的重要意义并用人工黑体进行实验研究对于建立热辐射的理论具有重要作用。
1889年卢默等人测得了黑体辐射光谱能量分布的实验数据。19世纪末斯蒂芬(J，Stefan)根据实验确立了黑体辐射力正比于它的绝对温度的四次方的规律，后来在理论上被玻耳兹曼所证实。这个规律被称为斯蒂芬—玻耳兹曼定律。热辐射基础理论研究中的最大挑战在于确定黑体辐射的光谱能量分布。1896年维恩通过半理论半经验的方法推导出一个公式。这个公式虽然在短波段与实验比较符合，但在长波段则与实验显著不符。几年后