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对流传热

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。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=0.99u∞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)边界层的数学表述流体应力单位面积上的切向阻力称为切向应力。对于牛顿流体，切向应力与流体微元变形的时间变化率成正比，比例因子定义为粘性系数。这就是著名的牛顿内摩擦定律。即：符合上述牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。一般气体和分子结构简单的液体都是牛顿流体。同一流体的粘性系数与流体温度有很大的关系，而与压力关系不大。气体的粘性系数随温度的升高而增大；液体的粘性系数随温度的升高而减少。回顾控制体方程连续性方程：动量方程：能量方程：

控制方程的参量连续性方程：动量方程：能量方程：边界层微分方程层流边界层微分方程湍流边界层微分方程层流边界层微分方程连续性方程动量方程

能量方程

与控制方程参量比较连续性方程：动量方程：能量方程：湍流边界层方程湍流特征在于任何流场都依赖于时间；数学处理方法：规则+脉动；数学处理规则：把上述方法代入微分方程，并把所以涉及时间为独立变量的项保留下来，然后对方程取对时间的平均值；湍流边界层方程一些计算规则：湍流边界层方程连续性方程把整个方程对时间平均有：（层流为：）动量方程把整个方程对时间平均有：

脉动引起项

（层流：）能量方程把整个方程对时间平均有：

能量消耗脉动引起项

（层流：）边界层方程的封闭性对于非定常/粘性/体积力/内热源/二维情况而言二维：参数：13个；方程：4个；应补充方程：9个层流边界层：对于非定常/粘性/体积力/内热源/二维/层流边界层情况而言二维：参数：10个；方程：3个；应补充方程：7个湍流边界层：对于非定常/粘性/体积力/内热源/二维/湍流边界层情况而言二维：参数：12个；方程：3个；应补充方程：9个小结对流传热关注的是流体侧；粘性影响仅发生在紧靠物体的一层极薄区域——边界层内，由此可写出边界层内诸物理量关于坐标分量的量级分析；边界层内的流动依然有很大不同，主要分为层流和湍流两种类型的流动；对于湍流，提出了“规则+脉动”处理方法，并对其进行时间平均处