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课程名称：传热学HeatTransfer

内容：第26讲

5-6外掠平板层流分析解及比拟理论

主讲人：王秋旺

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

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一、外掠等温平板层流对流换热问题的分析解

1.解的结果

2.特征数

(1)努塞尔数Nu：

x与Bi数的区别？

(2)雷诺数：

(3)层流流动的判别条件：

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传热学HeatTransfer

长度为l的等温平板的平均努塞尔数计算：

局部努塞尔数：

平均努塞尔数：

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传热学HeatTransfer

二、局部对流换热系数与边界层的关系

流体外掠平板时流动边界层的形成

及局部表面传热系数变化示意图

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传热学HeatTransfer

层流：温度呈抛物线分布

湍流：温度呈幂函分布

湍流边界层贴壁处的温度梯度明显大

于层流，湍流换热比层流换热强

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传热学HeatTransfer

三、应用边界层概念应注意的问题

(1)上述边界层概念及分析是以沿平板的无界外部流

动为例进行介绍的，内部流动的边界层情况不同

(2)在平板前缘很短一段距离内，边界层理论不适用

(3)若出现边界层脱体，或发生回流情况，边界层的

特性也将改变

(4)对于高Pr数的油类和低普朗特数的液态金属，边

界层的分析也不适用

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传热学HeatTransfer

四、比拟理论简介

这里以流体外掠等温平板的湍流换热为例。

湍流边界层动量和能量方程为

湍流动量扩散率

湍流热扩散率

引入下列无量纲量：

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传热学HeatTransfer

则有

雷诺认为：由于湍流切应力和湍