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第三章非耦合边界层理论
主要内容 3.1 纵向绕流平壁的换热 3.2 纵向绕流楔形物体的换热 3.3 壁面有抽吸核喷注时的换热 * 第三章 非耦合外部层流边界层的换热和传质 能源与环境学院 3.1 纵向绕流平壁的换热 Thermal boundary layer Free stream x y 纵向绕流平壁对流换热 物理模型 假设： 常物性； 无内热源； 忽略体积力； 忽略粘性耗散。 二维稳态边界层数学模型 数学模型 非耦合 速度场与温度场无关 常物性 流动模型的求解 相似变量 引入流函数 龙格－库塔数值计算 H. Blasius 方程 平壁层流边界层中速度分布 边界层的存在，引起外部位流纵向速度的变化可以忽略； 随着边界层的增厚，对主流产生排挤作用，在外缘引起附加的法向速度。 结果分析 其它结果 摩擦阻力系数 换热模型的求解 相似变量 无量纲温度 E. Pohlhausen 方程 求解结果 0.4 1.2 0.8 1.6 2.0 2.4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 2.6 2.8 3.2 3.6 4.0 纵向绕流平壁时得无量纲温度分布 热边界层厚度 0.01 0. 10 1.00 壁面热流 局部换热系数 局部Nux 3.2 纵向绕流楔形物体的换热 假设： ?常物性； ?稳态； ?二维流动； ?低速层流。 1.6 4 0 -0.14 -0.199 ? 1 0.5 0.2 ? 1 1/3 1/9 m 0 -0.0654 -0.0199 m 控制方程 边界条件 数学模型 动量方程 边界条件 V. M. Falkner 和S. W. Skan方程 ?速度方程的求解 计算结果分析 1 3 2 4 5 6 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 加速流动 减速流动 加速流动（顺压力梯度) 边界层厚度薄 减速流动（逆压力梯度） 边界层厚度厚 出现回流现象 ?切向速度 速度分布 ? 法向速度 ? 边界层厚度 ? 温度方程的求解 温度分布为 计算结果分析 壁面热流qw,x 局部对流换热系数hx 局部努塞尔数Nux 无量纲温度分布 楔形角对描述换热特征的无量纲温度分布的影响并不十分明显，相对?而言，Pr数对温度分布的影响要大得多。 1 3 2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 *
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