对流换热与准则数.pdfVIP

单相流体对流换热及准则关联式部分 返回 一、基本概念 主要包括对流换热影响因素； 边界层理论及分析； 理论分析法 （对流换热微分方程组、 边界层微分方程组） ； 动量与热量的类比；相似理论；外掠平板强制对流换热基本特点。 1、由对流换热微分方程 知，该式中没有出现流速，有人因此得出结论：表面传热 系数 h 与流体速度场无关。试判断这种说法的正确性 答：这种说法不正确，因为在描述流动的能量微分方程中，对流项含有流体速度，即要获得流体的温度场， 必须先获得其速度场，“流动与换热密不可分”。因此表面传热系数必与流体速度场有关。 2、在流体温度边界层中， 何处温度梯度的绝对值最大为什么有人说对一定表面传热温差的同种流体， 可以 用贴壁处温度梯度绝对值的大小来判断表面传热系数 h 的大小，你认为对吗 答：在温度边界层中，贴壁处流体温度梯度的绝对值最大，因为壁面与流体间的热量交换都要通过贴壁处 不动的薄流体层，因而这里换热最剧烈。由对流换热微分方程 ，对一定表面传热温 差的同种流体λ与△ t 均保持为常数，因而可用 绝对值的大小来判断表面传热系数 h 的大小。 3、简述边界层理论的基本论点。 答：边界层厚度 、 t 与壁的尺寸 相比是极小值； δ δ l 边界层内壁面速度梯度及温度梯度最大； 边界层流动状态分为层流与紊流 , 而紊流边界层内 , 紧贴壁面处仍将是层流 , 称为层流底层； 流场可以划分为两个区：边界层区（粘滞力起作用）和主流区，温度同样场可以划分为两个区：边界层区 （存在温差）和主流区（等温区域）； 对流换热热阻主要集中在热边界层区域的导热热阻。层流边界层的热阻为整个边界层的导热热阻。紊流边 界层的热阻为层流底层的导热热阻。 4、试引用边界层概念来分析并说明流体的导热系数、粘度对对流换热过程的影响。 答：依据对流换热热阻主要集中在热边界层区域的导热热阻。 层流边界层的热阻为整个边界层的导热热阻。 紊流边界层的热阻为层流底层的导热热阻。导热系数越大， 将使边界层导热热阻越小， 对流换热强度越大； 粘度越大，边界层（层流边界层或紊流边界层的层流底层）厚度越大，将使边界层导热热阻越大，对流换 热强度越小。 5、确定对流换热系数 h 有哪些方法试简述之。 答：求解对流换热系数的途径有以下四种 :(1) 建立微分方程组并分析求解 ___应用边界层理论 , 采用数量级 分析方法简化方程组 , 从而求得精确解 , 得到了 Re,Pr 及 Nu等准则及其准则关系 , 表达了对流换热规律的基 本形式。 (2) 建立积分方程组并分析求解 ___先假定边界层内的速度分布和温度分布然后解边界层的动量和 能量积分方程式求得流动、 热边界层厚度 , 从而求得对流换热系数及其准则方程式。 以上两法目前使用于层 流问题。 (3) 根据热量传递和动量传递可以类比，建立类比律，借助于流动摩擦阻力的实验数据，求得对流 换热系数。此法较多用于紊流问题。 (4) 由相似理论指导实验，确定换热准则方程式的具体形式，提供工程 上常用准则方程式，求解准则关联式得到对流换热系数。 6、为什么热量传递和动量传递过程具有类比性 答：如果用形式相同的无量纲方程和边界条件能够描述两种不同性质的物理现象，就称这两种现象是可类 比的，或者可比拟的。把它们的有关变量定量地联系起来的关系式就是类比律。 可以证明，沿平壁湍流时的动量和能量微分方程就能够表示成如下形式： 其中： 7、有若干个同类物理现象 , 怎样才能说明其单值性条件相似。试设想用什么方法对以实现物体表面温度恒 定、表面热流量恒定的边界条件 答：所谓单值条件是指包含在准则中的各已知物理量，即影响过程特点