考研华科动力机械复试内燃机09第5章节对流换热的理论基本34.ppt

* 1.边界层的基本概念 引入边界层的原因：对流换热热阻的大小主要取决于 靠近壁面附近流体的状况,因为这里u、t变化最为剧烈。 1)速度边界层 流体在壁面附近有一薄层具有明显的速度梯度，称为速度边界层. (1)定义： 图5-5 边界层示意图 x y x L 5-3 边界层型对流换热问题的数学描述 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 图5-7 掠过平板时边界层的形成和发展 平板边界层的形成（一般对平板：Recr＝500000） (2)换热特点: 层流 湍流 沿壁面法向 层流底层 湍流核心区 导热 导热＋对流 导热 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. (3)规定： 将物体表面到流体达到来流速度u∞的99%处的厚度作为速度边界层的厚度。 湍流边界层厚度： 层流边界层厚度： 2)边界层的几个重要特征 (d）边界层流动状态分为层流和湍流，湍流边界层内紧靠 　　壁面处保持层流性质，称为粘性底层 　　边界层内壁面的法线方向的速度变化非常剧烈. (c）主流区的流动可视为理想流体的流动,用描述理想流体 　　的运动微分方程求解 (a）流场可分为主流区和边界层区 (b）与物体的长度相比，边界层的厚度很小 边界层的厚度沿长度方向逐渐增加 (1)几个重要特征 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 临界点 速度边界层中有层流和紊流，判别层流和湍流的准则数是雷诺数: 板长 层流边界层; 混合边界层; 湍流边界层. 湍流边界层的厚度： 层流边界层厚度： (2)判别: Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 流体在壁面附近有一薄层具有明显的温度梯度，称为温度边界层，也称为热边界层，厚度用 表示。 tf tf t t 0.99tf 1.01tf y y t=f(y) t=f(y) tw tw tftw tftw (1)定义： x x 图5-8 热边界层 3)热边界层 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 热边界层的厚度与速度边界层的厚度有关，一般来说并不相等。 两种边界层并非同时形成于平板前缘。 速度边界层形成于平板前缘。 热边界层形成于有温差的地方。 (2)特点: 假设：层流流动; 两种边界层同时形成于平板前缘; 在 的条件下;用近似积分法可得: Pr数反映了流体中分子的动量扩散和热量扩散的相对程度。 式中：Pr 为无量纲量，称为普朗特准则: 4)速度边界层厚度与热边界层的关系 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2．换热微分方程组 tw y x q 局部热流密度按牛顿计算公式为 局部热流密度按付立叶定律 根据热边界层理论，热边界层的平均温度梯度 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 层流边界层 则得 湍流边界层，设层流底层与湍流支流层交界面温度为 tc，热量以导热方通过层流底层 牛顿公式 从上两式可得 1)换热微分方程 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyr