传热学第四版第5章.ppt

* * 进口 * 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程的推导 δt tw t∞ u∞ x y 热边界层外边界 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程的推导 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程的推导 习题5-11 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程求解 求解流动边界层厚度及摩擦系数 边界层动量方程因边界层相对较薄，稳态情况下，x方向的速度u基本上不随坐标x变化，可假定u仅是坐标y的函数 速度u的多项式 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程求解 求解流动边界层厚度及摩擦系数 边界条件 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程求解 求解流动边界层厚度及摩擦系数 流动边界层内速度分布 切应力定义式 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程求解 求解流动边界层厚度及摩擦系数 流动边界层厚度把速度u的表达式代入动量积分方程积分得 5-4边界层积分方程组的求解及比拟理论1.边界层积分及主要求解结果 边界层能量积分方程求解 求解流动边界层厚度及摩擦系数 流动边界层厚度 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程求解 求解流动边界层厚度及摩擦系数 壁面局部切应力及摩擦系数 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程求解 求解热边界层厚度及传热系数 边界层能量方程因边界层相对较薄，稳态情况下，x方向的温度t基本上不随坐标x变化，可假定t仅是坐标y的函数 温度t的多项式 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程求解 求解热边界层厚度及传热系数 边界条件 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程求解 求解热边界层厚度及传热系数 热边界层内过余温度分布 过余温度表示的能量积分方程 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程求解 求解热边界层厚度及传热系数 热边界层厚度把过余温度和速度表达式代入能量积分方程积分，并令热边界层厚度与流动边界层厚度之比δt/δ=ξ，并假定ξ＜1。这个假定对Pr≥1的流体显然是适用的。在下面的推导过程中注意使用建立动量边界层厚度计算方程时的结论： 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程求解 求解热边界层厚度及传热系数 热边界层厚度 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程求解 求解热边界层厚度及传热系数 局部传热系数和局部努塞尔数 平均传热系数和平均努塞尔数 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.流体外掠等温平板传热层流分析解 边界层能量积分方程求解 热边界层厚度及传热系数的适用范围 特征长度以平板的长度l为Nu数及Re数特征长度 物性参数的定性温度 适用范围 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论 比拟理论的基本思想 比拟理论是指利用两个不同物理现象之间在控制方程方面的类似性，通过测定其中一种现象的规律而获得另一种现象基本关系的方法 传热学中，把流体的湍流运动分解为时均流动和微团不规则脉动的叠加，利用动量方程和能量方程的类似性进行分析 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论 比拟理论的基本思想 微团脉动的两个作用 不同流速层之间有附加的动量交换，产生了附加的切应力 不同温度层之间的流体产生附加的热量交换 湍流切应力 由于湍流脉动而产生的附加切应力 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论 比拟理论的基本思想 湍流热流密度 由于湍流脉动而产生的附加热流密度 湍流状况下的剪应力和热流密度 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论 比拟理论的基本思想 湍流边界层动量和能量方程 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论 无量纲化的平板边界层动量、能量方程及边界条件 5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论 湍流普朗特数 动量方程与能量方程的比较如果假定Pr=1，则δ=δt。于是上述无量纲的动量方程与能量方程及其边界条件所描述的两个问题