文档介绍：第四章对流传热
指导老师:程晓舫教授
第二小组:张洪,刘亚林,
张家铭,汤亮亮
本章内容
对流的基本概念
边界层概念以及数学描述
流体应力
边界层的微分方程
边界层微分方程的封闭性讨论
小结
基本概念
对流传热:发生在一个表面和一种运动流体之间的传热过程;
对物体来说,内部热量转移涉及的是传导,表面仅涉及到温度,因此,对流关注的是流体侧。
以往的问题
数学方程的不封闭使得求解无法进行
即使做到方程封闭,除了对最简单的流动几何形状外,也还会遇到相当大的数学方面的困难。
定常无粘流
a)一维:参数6个,ρ,u;σ;e,k,t;方程:3个,应补充方程:3个
b)二维:参数8个, ρ,u,v; σx;σy;e,k,t;方程4个,应补充方程4个
c)三维:参数10个, ρ,u,v,w; σx, σy, σz;e,k,t;方程5个,应补充方程5个
边界层理论的提出
普朗特发现对于大多数应用而言,粘性影响仅局限于紧靠物体的一层极薄的区域,而流场的其余部分可以良好近似地处理成无粘性的。称这有粘性影响的紧靠物体的一层极薄的区域为边界层。
边界层理论引入的意义
边界层理论的出现使得问题的解决出现了重大突破:由于其厚度相对于物体尺度是很薄的这一事实而使其解析处理比较简单。
边界层现象的物理描述
层流区
过渡区
湍流区
湍流段
过渡层
层流底层
边界层的物理概念
当流体微粒与平板表面接触时,必须假定它们的速度为零。这些微粒起着阻碍临近流体层中微粒运动的作用。一直到离开表面距离y=δ时,这种影响才得以忽略。
量δ被称为边界层厚度,它形式上定义为u=∞时y的值。
边界层中科学问题的分类
边界层中的一般描述
层流区的对流传热
湍流区的对流传热
层流/湍流的现象特征及其分界的数学描述
目的:取得边界层中对流传热的细观表征函数h=f(表面状态,流体运动特性,流体传输特性)