文档介绍：第十章流体物性依赖于温度时的影响
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实际问题:假定流场各处流体物性保持常数,应用于实际传热时显然是理想化的,因为大多数流体的各种输运性质随着温度发生改变。
实验现象:
气体
液体
比热
随温度轻微变化
与温度关系不大
密度
反比于绝对温度的1次方
随温度变化很小
热传导系数

与温度关系不大
粘度

显著地随温度升高而减小
普朗特数
不随温度显著变化
显著地随温度升高而减小
差异体现:输运性质随温度变化的一般影响,在于改变速度与温度沿高程的分布状况,从而给出不同于常物性时所得到的摩擦系数和传热系数。
解决思路:使用常物性的分析解,考虑物性变化的某种校正。这种方法一般能满足需要。显然,校正与经验有关。
校正方案:
参考温度法:选择具有代表性的特征温度(表面温度、混合平均温度),出现在无量纲组合中的各物性均根据此温度取值。
物性比率法:全部物性根据特征温度取值,全部变物性的影响归入到一个有关物性的比率的函数关系中。
物性比率的经验发现:
能量
动量
液体
气体
§:气体情形
质量方程:
动量方程:
能量方程:
动量方程左端展开并引用质量方程:
含有质量方程的动量方程形式为,
能量方程左端展开并引用质量方程和动量方程:
含有质量方程、动量方程的能量方程形式为,
整理得,
在没有压力梯度、没有内热源、忽略体积力、定常、低速的条件下,层流边界层的方程组为,
质量方程:
动量方程:
能量方程:
与常物性层流边界层方程组相比,
质量方程:
动量方程:
能量方程:
没有本质性差别,因此也可以采用相似性解的求解方法。
层流边界层
常物性
变物性
动量方程
能量方程
如果有这样的假定:

则有,
层流边界层
常物性
变物性
动量方程
能量方程
表明:变物性方程和常物性方程具有完全一致的表述形式。
对于变物性层流边界层,

因此有,
所以:
当是常数且也是常数时,,代入上式,并注意到:
常物性条件下的解为,

于是,在均为常数的情况下,关于变物性的动量方程与关于常物性的动量方程具有完全相同的解。
同理,摩阻系数也有着类似的结论,
??
上述近似分析解说明,尽管流体物性随温度有变化,但对于等组合物性均为常数的层流边界层,依然有下列结论的成立