傳熱學(xué)(chapter7)

1、第六章第六章對(duì)流換熱的基本方程對(duì)流換熱的基本方程1、什么是邊界層（流動(dòng)和熱）、什么是邊界層（流動(dòng)和熱）2、為什么研究邊界層（流動(dòng)和熱變化的、為什么研究邊界層（流動(dòng)和熱變化的分布區(qū)域，邊界層外流動(dòng)和熱穩(wěn)定）分布區(qū)域，邊界層外流動(dòng)和熱穩(wěn)定）討論：為什么會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)邊界層？討論：為什么會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)邊界層？物理現(xiàn)象物理現(xiàn)象 （1）當(dāng)粘性流體在壁面上流動(dòng)時(shí)，由于粘性的作用，）當(dāng)粘性流體在壁面上流動(dòng)時(shí)，由于粘性的作用，在貼附于壁面的流體速度實(shí)際上等于零，即在在貼附于壁面的流體速度實(shí)際上等于零，即在y=0,u=0處處;。（2）此后隨）此后隨 y 增加增加 ，u增加增加 。（3）壁面法向（）壁面法向（y 向）的速

2、度分布，如上圖所示。向）的速度分布，如上圖所示。經(jīng)過(guò)一個(gè)薄層后經(jīng)過(guò)一個(gè)薄層后u接近主流速度。接近主流速度。 （4）smu/10mm2平壁平壁空氣空氣討論：為什么會(huì)形成這幾個(gè)區(qū)域形態(tài)的分布？討論：為什么會(huì)形成這幾個(gè)區(qū)域形態(tài)的分布？紊流核心紊流核心0-動(dòng)量方程動(dòng)量方程討論：為什么會(huì)形成熱邊界層？討論：為什么會(huì)形成熱邊界層？99. 0wfwtttt122yuxpyuvxuu22yuxpyuvxuu22yuxpyuvxuu主流區(qū)壓力主流區(qū)壓力p仍然只是仍然只是x的函數(shù)的函數(shù)22yuyuvxuu22ytytvxtucp外掠平壁層流邊界層微分方程解（求解過(guò)程略）外掠平壁層流邊界層微分方程解（求解過(guò)程略）求

3、解結(jié)果在積分方程求解結(jié)果在積分方程后給出，便于兩者比較后給出，便于兩者比較外掠平壁層流邊界層外掠平壁層流邊界層微分方程微分方程解解外掠平壁層流邊界層外掠平壁層流邊界層積分方程積分方程求解求解外掠平壁層流邊界層外掠平壁層流邊界層流動(dòng)積分方程流動(dòng)積分方程解的結(jié)果解的結(jié)果為溫度求解提供前提條件為溫度求解提供前提條件X斷面上斷面上速度分布：速度分布：可求解壁面上的粘性力：可求解壁面上的粘性力：？外掠平壁層流邊界層積分方程求解外掠平壁層流邊界層積分方程求解動(dòng)量積分方程建立動(dòng)量積分方程建立（注意此處控制體對(duì)象與之前的微元體的差異）（注意此處控制體對(duì)象與之前的微元體的差異）作用在控制體上的合力作用在控制體上

4、的合力控制體上動(dòng)量變化控制體上動(dòng)量變化牛頓定律：牛頓定律：)(xfu dxudyuddxXYd)()(0dxuddxXd)()(單純的數(shù)學(xué)變形單純的數(shù)學(xué)變形0yp作用在控制體上的合力控制體上動(dòng)量變化作用在控制體上的合力控制體上動(dòng)量變化對(duì)方程變形：對(duì)方程變形：因?yàn)椋阂驗(yàn)椋捍颂幖俣ㄖ髁魉俣炔蛔兇颂幖俣ㄖ髁魉俣炔蛔僗斷面斷面上速度分布上速度分布0a0c1db03 dbxuxRe2/1x外掠平壁層流邊界層外掠平壁層流邊界層積分方程積分方程解的結(jié)果解的結(jié)果為為h的求解提供前提條件的求解提供前提條件X斷面上溫度分布：斷面上溫度分布：可求解壁面上的溫度梯度：可求解壁面上的溫度梯度：？注意控制體對(duì)象注意控制體

5、對(duì)象與前面動(dòng)量分析與前面動(dòng)量分析過(guò)程類似過(guò)程類似)()(wwffttttttadxdx/11413423微分方程微分方程 (分析解分析解)積分方程積分方程 (近似解近似解)討論：動(dòng)量傳遞和熱傳遞是否存在某種關(guān)系？討論：動(dòng)量傳遞和熱傳遞是否存在某種關(guān)系？柯爾朋（柯爾朋（Colbum）類比）類比雷諾類比雷諾類比討論：什么是類比？討論：什么是類比？類比類比：兩個(gè)不同物理量，存在于兩個(gè)相似物理現(xiàn)象：兩個(gè)不同物理量，存在于兩個(gè)相似物理現(xiàn)象之中，找出兩個(gè)不同物理量之間的內(nèi)在的某種關(guān)系之中，找出兩個(gè)不同物理量之間的內(nèi)在的某種關(guān)系類比分析目的類比分析目的：當(dāng)某個(gè)物理量不便于求解或測(cè)量：當(dāng)某個(gè)物理量不便于求解或

6、測(cè)量時(shí)，可以借用另外一個(gè)便于求解或測(cè)量的物理量，時(shí)，可以借用另外一個(gè)便于求解或測(cè)量的物理量，再通過(guò)類比關(guān)系求解。再通過(guò)類比關(guān)系求解。湍流動(dòng)量傳遞和熱量傳遞類比湍流動(dòng)量傳遞和熱量傳遞類比（摩擦系數(shù)（摩擦系數(shù) 換熱系數(shù)）換熱系數(shù)）湍流的特征湍流的特征湍流特征的數(shù)學(xué)描述：湍流特征的數(shù)學(xué)描述：dudtcconstqpww柯爾朋類比柯爾朋類比雷諾類比雷諾類比外掠平壁湍流換熱外掠平壁湍流換熱光滑平壁湍流局部摩擦系數(shù)：光滑平壁湍流局部摩擦系數(shù)：參考流體力學(xué)參考流體力學(xué)管內(nèi)湍流受迫流動(dòng)換熱管內(nèi)湍流受迫流動(dòng)換熱dlpw4參考流體力學(xué)參考流體力學(xué)論文分組（論文分組（5 5人人/ /組）（組）（70%+30%70%

7、+30%）參考題目（1）城市化過(guò)程中如何減少對(duì)熱環(huán)境的影響；（2）如何利用多孔材料控制熱環(huán)境；（3）三峽水庫(kù)蓄水后，重慶段水陸表面分布情況變化，對(duì)熱環(huán)境有何影響；（4）如何經(jīng)濟(jì)有效的控制室內(nèi)熱環(huán)境；（5）如何提高環(huán)境控制設(shè)備的效率（使用時(shí)段、維護(hù)、人體用能模式等）；自擬題目（推薦）；2 2章章 P23P23，1818同學(xué)講解同學(xué)講解3 3章章 P49P49，1515，21214 4章章 P75P75，18185 5章章 P91P91，11117章章P152，12，198章章P187,159章章P213，7ummCuuuuuuuu maxmax2211C 3322112222yuyuvxuuyuyuvxuuCCClu 1CCClu lulueReR 2222ytaytvxtuytaytvxtu 22222ytaytvxtuytaytvxtuCCCCCCltaltu 1aluCCCalualu aluPeePeP PrRealuPe即兩者換熱現(xiàn)象相似，貝克利準(zhǔn)則相等。即兩者換熱現(xiàn)象相似，貝克利準(zhǔn)則相等。12ltaltuCCCCCC貝克利準(zhǔn)則貝克利準(zhǔn)則注意圖形中坐標(biāo)的構(gòu)成注意圖形中坐標(biāo)的構(gòu)成2211yuvFxpyuvxuux) 1/() 1(dydxgdydxFx221yuvgxpyuvxuu圖形坐標(biāo)構(gòu)成與方程對(duì)應(yīng)圖形坐標(biāo)構(gòu)成與方程對(duì)應(yīng)221y