第四章 非耦合边界层理论优秀课件.ppt

第四章 非耦合边界层理论第1页，本讲稿共27页主要内容主要内容4.1 纵向绕流平壁的换热纵向绕流平壁的换热4.2 纵向绕流楔形物体的换热纵向绕流楔形物体的换热4.3 壁面有抽吸核喷注时的换热壁面有抽吸核喷注时的换热第2页，本讲稿共27页4.1 纵向绕流平壁的换热Thermal boundary layerFree streamxy纵向绕流平壁对流换热第3页，本讲稿共27页（1）物理模型假设：常物性；无内热源；忽略体积力；忽略粘性耗散。二维稳态边界层数学模型第4页，本讲稿共27页（2）数学模型非耦合速度场与温度场无关常物性第5页，本讲稿共27页（3）速动方程求解相似变量引入流函数龙格库塔数值计算H.Blasius 方程第6页，本讲稿共27页平壁层流边界层中速度分布速度场结果分析：摩擦阻力系数信息？第7页，本讲稿共27页（4）温度方程求解相似变量无量纲温度E.Pohlhausen 方程第8页，本讲稿共27页温度场结果分析0.41.20.81.6 2.02.400.20.40.60.81.02.62.8 3.2 3.6 4.0纵向绕流平壁时得无量纲温度分布第9页，本讲稿共27页热边界层厚度0.010.101.00温度场结果分析第10页，本讲稿共27页壁面热流局部换热系数局部Nux温度场结果分析第11页，本讲稿共27页4.2 纵向绕流楔形物体的换热假设：常物性；稳态；二维流动；低速层流。mm-0.0199-0.1991/90.2-0.0654-0.141/30.5001141.6（1）物理模型第12页，本讲稿共27页控制方程边界条件（2）数学模型第13页，本讲稿共27页动量方程边界条件V.M.Falkner 和S.W.Skan方程（3）速度方程求解第14页，本讲稿共27页速度场结果分析：13245600.20.40.60.81.0加速流动减速流动加速流动（顺压力梯度)边界层厚度薄减速流动（逆压力梯度）边界层厚度厚出现回流现象切向速度第15页，本讲稿共27页 法向速度 边界层厚度速度场结果分析：第16页，本讲稿共27页（4）温度方程求解温度分布为第17页，本讲稿共27页温度结果分析：壁面热流qw,x局部对流换热系数hx局部努塞尔数Nux第18页，本讲稿共27页无量纲温度分布楔形角对描述换热特征的无量纲温度分布的影响并不十分明显，相对而言，Pr数对温度分布的影响要大得多。13200.20.40.60.81.0温度结果分析：第19页，本讲稿共27页0.11100100.010.1110温度结果分析：第20页，本讲稿共27页000温度结果分析：第21页，本讲稿共27页4.3 壁面有抽吸和喷注时的换热基本概念流体从边界层中吸出，避免边界层分离，降低流动阻力。流体通过壁面吹进边界层中，保护壁面不受高温侵蚀。主流射流薄膜冷却第22页，本讲稿共27页假设：抽吸和喷注的量很小，流动仍满足边界层理论的简化条件；喷注流体与主流流体相同；壁面温度与抽吸或喷注流体的温度相同。xy（1）物理模型第23页，本讲稿共27页控制方程边界条件（2）数学模型第24页，本讲稿共27页求解喷注参量（3）结果分析第25页，本讲稿共27页无量纲速度分布喷注使流动边界层增厚，抽吸使流动边界层减薄。喷注使流动边界层增厚，抽吸使流动边界层减薄。喷注参量超过喷注参量超过0.619后，边界层被横向后，边界层被横向“吹吹”离平壁，边界层假设不成离平壁，边界层假设不成立。立。0246810120.20.40.60.81.0第26页，本讲稿共27页0240.20.40.60.20.40.60.01.00.88121640换热系数和传质系数的变化规律抽吸使换热增强，喷注使换热减弱。第27页，本讲稿共27页