对流传热问题的数学描写及速度边界层 - 对流传热问题的数学描写及速度边界层.pdf

精品资源共享课

课程名称：传热学HeatTransfer

内容：第23讲

5-3对流换热问题的数学描写及

速度边界层

主讲人：王秋旺

传热学HeatTransfer

二、二维、常物性、不可压缩、牛顿性流体

（2D,Constantthermophysicalproperties,Incompressible,Newtonianfluid）

u,v,t,p,hx

5个方程，5个未知量

—理论上可解

5.2对流换热问题的数学描写2/11

传热学HeatTransfer

三.定解条件

1.初始条件

2.边界条件:

IBC：规定边界上流体温度分布.

IIBC：给定边界上的热流密度.

有IIIBC（对流边界条件）吗？

5.2对流换热问题的数学描写3/11

传热学HeatTransfer

四.求解的困难

1.问题的非线性

2.动量及能量方程耦合

5.2对流换热问题的数学描写4/11

传热学HeatTransfer

本章教学内容

总体学习目标

5-1对流换热概述

5-2对流换热问题的数学描写

5-3边界层分析及边界层方程组

5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论

5/11

传热学HeatTransfer

一、流动边界层

1.定义：当流体流过固体壁面时,

由于流体粘性的作用,使得在固

体壁面附近存在速度发生剧烈

变化的薄层称为流动边界层或

速度边界层。

2.速度边界层厚度δ：速度等于99%主流速度。

5.3边界层分析及边界层方程组6/11

传热学HeatTransfer

3.特点：边界层厚度δ是比壁面尺度l小一个数量级

以上的小量，δl

如：20℃空气在平板上以16m/s的速度流动，在1m处

边界层的厚度约为5mm。

边

界速度

层

厚

度

m/s

cm

cm

空气沿平板流动时边界层厚度变化的情况

5.3边界层分析及边界层方程组7/11