§5-2 边界层换热微分与积分方程ppt课件VIP

HeatTransfer传热，buildingenergyefficiencyisthewaveofthefuture！5对流换热分析，建筑环境和设备工程主要课程之一！chapter 5 theanalysisoft heattransfer、本章的内容要求：重点内容：对流传热及其影响因素；牛顿冷却公式；求解对流换热问题本质的分析方法；边界层概念及其应用；相似原理；相转换热的表面传热系数和换热计算。了解内容：对流传热及其影响因素；对流换热问题的本质用分析方法解决。5-2边界层传热微分和积分方程，第一，边界层概念，1 .物理现象粘性流体在壁上流动时，由于粘性作用，附着在壁上的流体的速度实际上等于0，在流体力学中，被称为附着位置的不滑动边界条件。2 .测试测量用于测量墙垂直(y方向)上的速度分布，如上图所示。Y=0到u=0；然后，随着y的增加，u也增加。薄层后u接近主流速度。3 .定义此薄层称为流动边界层(速度边界层)，通常以(主流速度)的距离表示为流动边界层厚度。4 .流动边界层和空气一样薄，经过板面，在前缘，边界层厚度大致相同。5 .物理意义在如此薄的层流中，其速度梯度很大。在的薄层中，气流速度从0变化到，垂直平均变化率最高。根据牛顿的粘性定律，流体的剪切应力与垂直移动方向的速度梯度成正比。即：表达式的中间：方向的粘性应力；动态粘度。6 .经过板块时，边界层的形成和发展，(1)流体以板块前缘的速度流动后，边界层逐渐增厚，但层流保持到一定距离。(2)但是随着边界层厚度的增加，壁粘度对边界层外侧边缘的影响必然会减小。从这里开始，层向湍流过渡(过渡区域)扩散，到达旺盛的湍流，因此称为湍流边界层。(3)湍流边界层包括湍流核心、缓冲层、层流地板。层流底部有较大的速度梯度。7 .临界雷诺数动态粘度；动态粘度，使用临界雷诺数确定层流和湍流。管内流动：层流与湍流相反的纵向板块：正常，8。摘要在流动边界层中，以下重要特性(1)的流场可分为两个区域：(b)在主流区边界层外，流速保持不变，流动可以用描述理想流体的运动微分方程解决。(a)边界层面积必须考虑黏度对流动的影响，并且必须解释为方程式。(2)边界层厚度比墙面大小小得多。(3)边界层分割：层流边界层速度梯度在整个楼层分布更均匀。湍流边界层有非常薄的层，紧靠在壁上，保持层流状态，称为层流底部。速度梯度主要集中在层流底部。(4)在边界层中，粘度等于惯性力的数量。9 .热边界层，如流动边界层因壁法线方向的速度变化而出现，流体和壁之间存在温度差异时，产生热边界层，如上图所示。在中，流体温度等于壁温度，流体流经板的温度tw不等于流体流动的温度t时，在壁上形成的温度发生巨大变化的薄层通常称为热边界层。称为热边界层的厚度。热边界层外部可以视为等温流动区(主流区)。通过引入边界层概念，简化传热微分方程组，达到：1。数量级分析：比较方程的每个量或每个项的数量级的相对大小；保留水平较大的数量或项目；扔掉那个小项目，方程式就会大大简化。，ii .边界层传热微分方程组，如二维、稳态、强迫对流、层流、重力忽略、2.5基准数量：主流速度：壁特征长度：边界层厚度：x等于l，即：3 .边界层中二维稳态能量方程的数量级可分析为：数量级、“因此，可以省略主流方向的二次导数，所以没有二维、稳态、内部热源的边界层能量方程如下：结果是二维的，稳态的，没有内部热源的边界层传热微分方程：连续性方程，动量守恒方程，能量守恒方程，4 .上述方程的解条件：对于板，分析上述方程(此时)可获得局部表面传热系数的表达式(层流范围)。特性数表达式或基准表达式，以上基准方程的适用条件：外扫等温板、无内部热源、层流、5 .和t之间的关系对于外掠板的层流流：动量方程的形式和能量方程的形式正好是：表明在这种情况下动量传递与传热定律类似。特别是对于=a的流体(Pr=1)，速度字段与无量纲温度场完全相似。这表明流边界层和温度边界层的厚度相同，这是Pr=1的另一个物理意义。第三，边界层积分方程的解，1 .边界层积分方程在1921年冯卡门提出了边界层动量积分方程。1936年，克鲁奇林求解了边界层能量积分方程。近似解，简单易行。建立了利用边界层积分方程解决对流换热问题的基本思路：(1)边界层积分方程，包括固体边界和边界层外边界在内的有限大小的控制体积；(2)假设边界层中的速度和温度分布，常用的函数形式是多项式。(3)利用边界条件确定速度和温度分布中的常数，然后将速度分布和温度分布导入积分方程，求解和的方程式；(4)根据结果速度分布和温度分布计算固体边界：2 .边界层积分方程的推导，边界层能量微分方程图5-15所示的任意截面的积分：(a)，根据边界层的概念，在那个位置，(b)，其中：(c)，汇出仅包含速度的方程式，透过连续方程式转换(c)型式的料件和料件的步骤，(d)，类似的方法可以推导出边界层动量积分方程，如下所示：(e)，方程式(b)中的扩散项目积分：(f)，可以用格式(b)替换表达式(e)(f)，并进一步简化等号左端的三个方面。最后的边界层能量积分方程如下：要闭合两个方程，四个未知量：u，t方程，还必须补充这四个未知量的两个方程。这是关于u和t的分布方程。3 .边界层积分方程解：边界层的速度分布是：自下而上微分：自变量动量积分方程：x的局部壁剪应力为：由于没有此单位的量，工程中经常使用局部剪切应力和流体运动压力头，这称为半宁摩擦系数。，平均摩擦系数：求解上面的动量积分方程，就产生了近似解，求解动量微分方程，就知道分别是：这两个非常接近！解能量积分方程，以无量纲超温度分布：热边界层厚度：局部对流换热系数：平均努塞数：4 .计算中的4点：aPr 1；b、两对变量的差异；Cd定性温度：本节摘要：第一，边界层概念：流动边界层和热边界层2。边界层传热微分方程组和层流边界层对流换热解决方案；三是边界层积分方程和层流边界层对流换热的积分近似解；二维，稳态，层流，没有内部热源的边界层传热微分方程：连续性方程，动量守恒方程，能量守恒方程，以上参考方程的适用条件正常状态，没有内部热源，层流！5 .和t之间的关系对于外掠板的层流流：动量方程的形式和能量方程的形式正好是：表明在这种情况下动量传递与传热定律类似。特别是对于=a的流体(Pr=1)，速度字段与无量纲温度场完全相似。这表示流边界层和温度边界层的厚度相同，这是Pr=1的另一个物理意义。外部扫掠板、边界层厚度和局部摩擦系数Cf、x:边界层能量积分方程可以用，相同的方法导出边界层动量积分方程：两个方程，未知的4量：u，t，t。要闭合方程，还必须补充这4个未知量的2个方程。这是关于u和t的分布