《复习指导课件：对流现象解析》.pptVIP

***************对流现象概述定义对流是指热量通过流体（液体或气体）的运动来传递的现象。热量从高温区域转移到低温区域，流体本身也会发生运动。原理对流发生是因为流体的温度差异会导致密度差异。密度较低的热流体上升，而密度较高的冷流体下降，形成循环流动，从而传递热量。对流的基本特点热量传递对流是热量传递的三种主要方式之一，另外两种是传导和辐射。流体运动对流的发生需要流体的运动，流体运动是热量传递的关键。温度差异对流的发生需要温度差异，温度差异是驱动流体运动的动力。对流的主要形式自然对流自然对流是指由温度差异引起的流体自然运动，例如热气上升，冷气下降。强制对流强制对流是指由外部力量驱动流体运动，例如风扇吹风，水泵循环水。自然对流特点自然对流是由流体本身的密度差异引起的，不需要外部力量驱动。应用自然对流在生活中随处可见，例如锅炉的热量传递、房屋的通风、热气球的升空。热量传导与热量对流传导热量传导是指通过物体内部的分子热运动来传递热量，不需要流体运动。对流热量对流是指通过流体的运动来传递热量，需要流体的运动。液体和气体的自然对流液体液体对流主要发生在密度差异较大的情况下，例如热水和冷水的混合。气体气体对流更容易发生，因为气体密度变化较大，例如热空气上升，冷空气下降。影响对流强度的因素1温度差温度差越大，对流越强。2流体性质流体的密度、粘度、热容等性质也会影响对流强度。3流体运动方式层流对流强度较弱，湍流对流强度较强。热量传递效率1对流2传导对流传热效率高于传导传热。3辐射辐射传热效率最高，但需要更高的温度才能实现有效传递。无量纲数之间的关系1努塞尔数(Nu)表示对流传热的效率。2雷诺数(Re)表示流体运动的惯性力与粘性力的比值。3普朗特数(Pr)表示流体动量扩散率与热量扩散率的比值。层流与湍流层流层流是指流体流动时，各层流体之间没有相互混合，流动平稳有序。湍流湍流是指流体流动时，各层流体之间发生剧烈混合，流动紊乱无序。湍流对热量传递的影响1增加传热效率湍流可以增加流体混合，提高热量传递效率。2促进边界层分离湍流可以加速边界层分离，降低传热效率。层流边界层特点流体流动在固体表面附近形成的薄层，流动平稳有序，称为层流边界层。影响层流边界层阻碍热量传递，降低传热效率。湍流边界层特点流体流动在固体表面附近形成的薄层，流动紊乱无序，称为湍流边界层。影响湍流边界层促进热量传递，提高传热效率。边界层分离边界层分离对热交换的影响负面影响边界层分离会导致传热效率降低，因为分离的流体不再与固体表面接触。积极影响边界层分离可以提高热交换的效率，例如在某些情况下可以促进传热。对流传热的数学描述牛顿冷却定律对流传热速率与温度差和对流传热系数成正比。对流传热系数反映了流体运动对热量传递的影响，是描述对流传热的重要参数。牛顿冷却定律1公式Q=hAΔT，其中Q为传热速率，h为对流传热系数，A为传热面积，ΔT为温度差。2应用牛顿冷却定律可以用于计算对流传热速率，例如计算物体在空气中的冷却速度。对流传热系数的计算经验公式根据流体性质、流速、几何形状等参数，使用经验公式进行计算。数值模拟使用数值模拟方法，例如有限元法，进行计算。实验测量通过实验测量对流传热系数。强制对流传热特点强制对流是指由外部力量驱动流体运动，例如风扇吹风、水泵循环水。应用强制对流广泛应用于工业生产和日常生活，例如空调、冰箱、散热器。强制对流传热系数的计算1雷诺数根据雷诺数判断流体运动状态，是层流还是湍流。2经验公式根据雷诺数、普朗特数等参数，使用经验公式进行计算。3数值模拟使用数值模拟方法，例如有限元法，进行计算。自然对流传热特点自然对流是指由温度差异引起的流体自然运动，例如热气上升，冷气下降。应用自然对流在生活中随处可见，例如锅炉的热量传递、房屋的通风、热气球的升空。自然对流传热系数的计算1无量纲数使用格拉晓夫数、努塞尔数等无量纲数进行计算。2经验公式根据格拉晓夫数、普朗特数等参数，使用经验公式进行计算。3数值模拟使用数值模拟方法，例如有限元法，进行计算。延伸阅读《传热学》IncroperaandDeWitt《传热学》Holman《流体力学》白宇鸣复习重点1对流传热2自然对流基本特点、影响因素、应用场景。3强制对流基本特点、影响因素、应用场景。4边界层层流边界层、湍流边界层、边界层分离。5数学描述牛顿冷却定律、对流传热系数的计算。