文档介绍：第 6 章单相对流传热的实验关联式
传热学
第6章单相对流传热的实验关联式
内容要求:
相似原理与量纲分析;
相似原理的应用;
内部强制对流的实验关联式;
外部强制对流传热;
大空间与有限空间内自然对流换热。
6-1 相似原理与量纲分析
物理量相似的定义
1. 几何相似:
几何体的各对应边成比例。
a’
b’
c’
a’’
b’’
c’’
2. 时间相似:
过程进行的对应时间间隔成比例。
τ
τ
充要条件
3. 物理量相似:
物理量场一般指速度场,温度场,导热系数场,
密度场等。
物理量相似是指两现象在空间相似的前提下,
各对应参量在空间的对应点和时间的对应间隔上
互成比例。
速度场:
物理常量场:
温度场:
相似原理
从事模型实验研究,需要解决三个问题:
实验研究应当测量哪些参量?
如何对测量的数据进行加工和整理?
如何作到模型现象和原型相似?
相似三定理可回答(相似原理的核心内容):
物理现象相似的性质;
相似准数间的关系;
判断相似的充分必要条件。
1. 相似第一定理(相似物理现象间的重要特征)
彼此相似的现象,它们的同名相似特征数
必定对应相等。
相似现象的性质:
相似现象必属同类现象,可用形式和内容
完全相同的微分方程式所描述;
相似现象必定发生在几何相似的空间;
用来表征现象的对应物理量场相似;
各相似倍数间具有约束关系。
对非稳态问题,要求在相应的时刻各物理量
的空间分布相似。
举例
以对流传热为例,说明相似的性质及特征数的导出:对流换热现象A和B相似。
根据换热微分方程:
现象A:
现象B:
对应的物理量场应相似:
因此:
——表示了相似倍数间的关系。
或可表示为:
即:
相似分析法
努塞尔特准数:
定义:
物理意义:对流换热的强弱。
换热现象相似:
λ,l, h的
不同含义。
雷诺数:
定义:
物理意义:流体流动的惯性力和粘性力的
相对大小。
两运动相似现象:
动量微分方程
准数小结
普朗特准数:
定义:
物理意义:流体动量扩散能力和热量扩散
能力的相对大小。
贝克来准数:
定义:
两热量传递现象相似:
又有:
能量微分方程