(7)--CHAP5-2-传热学传热学传热学.ppt

4.2 对流换热微分方程组对流换热微分方程组工程技术中的对流换热问题，仅有定工程技术中的对流换热问题，仅有定性的分析是远远不够的，要深入探讨性的分析是远远不够的，要深入探讨对流换热物理过程，需要建立完整的对流换热物理过程，需要建立完整的数学描述，如何描述呢？数学描述，如何描述呢？对流换热微分方程4.2 对流换热微分方程组对流换热微分方程组为便于分析，只分析二维对流换热为便于分析，只分析二维对流换热假设：假设：二维流动；连续介质；流体为不可压缩牛顿型流体；流体物性参数为常数（、cp、）。4 4个未知量个未知量速度 u、v温度 t 压力 p4 4个方程个方程连续性方程；动量方程；能量方程4.2 对流换热微分方程组对流换热微分方程组连续性方程动量方程能量方程能量守恒定律：Q=E+W 导入与导出的净热量导入与导出的净热量+热对流传递的净热量热对流传递的净热量+内热源发热量内热源发热量 =总能量的增量总能量的增量+对外对外作作膨胀功膨胀功 4.2 对流换热微分方程组对流换热微分方程组W-体积力(重力)作的功 表面力作的功Q=E+W流体不可压缩,热物性均为常量一般工程问题流速低无化学反应等内热源 功功=0 UK=0，=0 Q内热源内热源=0 Q导热导热+Q对流对流=U压力作的功：变形功+推动功表面应力作的功：动能+耗散热 4.2 对流换热微分方程组对流换热微分方程组Q导热导热+Q对流对流=U单位单位时间内导入导出微元体净热量时间内导入导出微元体净热量沿沿 x x 方向有方向有：沿沿 y y 方向有方向有：4.2 对流换热微分方程组对流换热微分方程组单位单位时间内微元体内热力学能的增量时间内微元体内热力学能的增量单位单位时间内热对流传递到微元体净热量时间内热对流传递到微元体净热量U=4.2 对流换热微分方程组对流换热微分方程组Q导热导热+Q对流对流=UU=由能量守恒定律有：由能量守恒定律有：4.2 对流换热微分方程组对流换热微分方程组连续性方程动量方程能量方程4 4个方程，个方程，4 4个未知量个未知量 可求得速度场可求得速度场(u,v)(u,v)和温度场和温度场(t)(t)以及压力场以及压力场(p),(p),既适用于层流，也适用于紊流（瞬时值）既适用于层流，也适用于紊流（瞬时值）4.2 对流换热微分方程组对流换热微分方程组如何确定表面传热系数？如何确定表面传热系数？（1）求解对流换热微分方程组，计算当地对流换热系数求解对流换热微分方程组，计算当地对流换热系数a）分析解法）分析解法：边界层理论：边界层理论 边界层边界层微分方程组微分方程组 常微分方程常微分方程 求解求解b）近似积分法）近似积分法：假设边界层内的速度分布和温度分布，解积分方程假设边界层内的速度分布和温度分布，解积分方程c）数值解法：近年来发展迅速）数值解法：近年来发展迅速 可求解很复杂问题：三维、紊流、变物性、超音速可求解很复杂问题：三维、紊流、变物性、超音速4.2 对流换热微分方程组对流换热微分方程组（2）动量传递和热量传递的类比法）动量传递和热量传递的类比法利用湍流时动量传递和热量传递的类似规律，由湍流时利用湍流时动量传递和热量传递的类似规律，由湍流时的局部表面摩擦系数推知局部表面传热系数的局部表面摩擦系数推知局部表面传热系数（3）实验法）实验法 用相似理论指导用相似理论指导如何确定表面传热系数？如何确定表面传热系数？谢谢谢谢!