传热学_6-2.ppt

* Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 6–5 层流与湍流 层流：流线形流动 湍流：速度波动，高度无序运动 过渡区流动：界于层流和湍流之间 Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 速度剖面 层流 : 速度剖面是抛物线形 湍流：速度分布变得平坦 湍流边界层: 层流底层 靠近壁面的薄层内黏性力占主要作用 速度呈线性分布，流线性流动 缓冲层 靠近黏性底层，湍流的影响很明显，但不是最主要的扩散因素 Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 湍流层 主要受湍流影响 雷诺数 惯性力比上流体中的黏性力 Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 临界雷诺数 掠过平板 Recr = vxcr/ν = u?xcr/ν = 5 × 105 湍流动量和能量传递 湍流的特点是流体质点群的随机和快速波动，称为涡 Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 湍流的描述 时均值和脉动值 同样, Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 雷诺应力 雷诺热流密度 总切应力 总热流密度 Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 6–6 对流微分方程 质量守恒方程 动量守恒方程 Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 能量守恒方程 能量平衡 dy Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 控制体能量传递速率 X轴方向 Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 净导热率 以导热方式输入控制体的净能量 X轴方向 Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 稳态二维流动能量方程 当黏性切应力不可忽略时 Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 平板对流方程的解法 连续、动量、能量方程 (二维) (稳态、不可压缩、层流，流体热物性不变 ) Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 边界条件 At x = 0: u(0, y) = u?， T(0, y) = T? At y = 0: u(x, 0) = 0, v(x, 0) = 0, T(x, 0) = Ts As y??: u(x, ?) = u?, T(x, ?) = T? 布拉修斯求解(1908) Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 壁面切应力 当地表面摩擦系数 对于Pr 0.6, 表面温度梯度 Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 当地对流换热系数 努塞尔数 热边界层厚度 Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 6–7 对流方程相似性和无量纲化 引入无量纲变量 Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 边界条件 u*(0, y*) = 1, u*(x*, 0) = 0, u*(x*, ?) = 1, v*(x*, 0) = 0, T*(0, y*) = 1, T*(x*, 0) = 0, T*(x*, ?) = 1 Re and Nu numbers serve as similarity parameters Heat Transfer 6-2 Beijing Jiaotong University 6–8 摩擦系数和对流换热系数的函数形式 u* = f1(x*, y*, ReL) 表面切应力 当地摩