傳熱學(xué)第四版第5章

1、傳熱學(xué),第五章對流換熱的理論基礎(chǔ),課件制作：尹華杰,5-1對流換熱概說,定義流體流過固體壁面情況下所發(fā)生的熱量交換影響對流換熱的因素流體流動的因素自然對流 由于流體內(nèi)部溫度差引起的流體流動強制對流 由于泵、風(fēng)機或其他外部動力源造成的流體流動,5-1對流換熱概說,影響對流換熱的因素流體有無相變無相變對流換熱是由流體顯熱的變化實現(xiàn)有相變流體相變熱的釋放或吸收常常起主要作用,5-1對流換熱概說,影響對流換熱的

2、因素流體的流動狀態(tài)層流流體微團沿主流方向作有規(guī)則的分層流動湍流流體各部分之間發(fā)生劇烈的混合，在其他條件相同時湍流換熱的強度自然要較層流強烈,5-1對流換熱概說,影響對流換熱的因素換熱表面的幾何因素幾何因素指的是換熱表面的形狀、大小、換熱表面與流體運動方向的相對位置以及換熱表面的狀態(tài)（光滑或粗糙）不同換熱表面的圖示,5-1對流換熱概說,影響對流換熱的因素流體的物理性質(zhì)流體密度ρ、動力粘度η、導(dǎo)熱系數(shù)λ、比定壓熱容cp

3、都影響流體的速度分布及熱量的傳遞，因而影響對流換熱表面換熱系數(shù)的一般函數(shù)形式單相強制對流換熱，非高速流動時：,5-1對流換熱概說,對流換熱的分類,5-1對流換熱概說,5-1對流換熱概說,5-1對流換熱概說,5-1對流換熱概說,對流換熱的研究方法分析法指對描寫某一類對流換熱問題的偏微分方程及相應(yīng)的定解條件進行數(shù)學(xué)求解，從而獲得速度場和溫度場的分析解方法實驗法通過實驗獲得表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算式仍是目前工程設(shè)計的主要依據(jù)。為了減少實

4、驗次數(shù)、提高實驗測定結(jié)果的通用性，傳熱學(xué)的實驗測定應(yīng)當在相似原理指導(dǎo)下進行,5-1對流換熱概說,對流換熱的研究方法比擬法通過研究動量傳遞及熱量傳遞的共性或類似特性，以建立起表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與阻力系數(shù)間的相互關(guān)系的方法。應(yīng)用比擬法，可通過比較容易用實驗測定的阻力系數(shù)來獲得相應(yīng)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算式數(shù)值法利用計算機求解,5-1對流換熱概說,如何從解得的溫度場計算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)近壁區(qū)流體的速度分布和熱量傳遞方式當粘性流體在壁面上流動時，

5、由于粘性作用，在靠近壁面的地方流速逐漸減小，而在貼壁處流體將被滯止而處于無滑移狀態(tài)。貼壁處這一極薄的流體層相對于壁面是不流動的，壁面與流體間的熱量傳遞必須穿過這個流體層，而穿過不流動的流體層的熱量傳遞方式只能是導(dǎo)熱。因此，對流換熱量就等于貼壁流體的導(dǎo)熱量。,5-1對流換熱概說,5-1對流換熱概說,5-1對流換熱概說,5-1對流換熱概說,5-1對流換熱概說,如何從解得的溫度場計算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算式式中

6、λ是流體的導(dǎo)熱系數(shù)； 是流體的溫度變化率。,5-1對流換熱概說,如何從解得的溫度場計算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)第一類邊界條件時壁溫已知，分析求解的目的是求壁面法線方向的流體的溫度變化率第二類邊界條件時壁面換熱的熱流密度已知，分析求解的目的是確定壁溫，從而能由流體主流區(qū)的溫度，求出上式中的Δt第三類邊界條件時表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)已知,復(fù)習(xí)題,3、5,5-2對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,對流換熱問題數(shù)學(xué)描寫包括的內(nèi)容對流換熱是通過流體流動進行熱量

7、傳遞的，需了解流體的速度分布，因此流體力學(xué)的質(zhì)量守恒，動量守恒關(guān)系應(yīng)包括在內(nèi)。傳熱問題需計算溫度場分布，能量守恒是其基本定律，也必須包括在內(nèi)。這些守恒定律以微分方程組表達，還需包括定解條件。,5-2對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,運動流體能量守恒方程的推導(dǎo)問題簡化假設(shè)流動是二維的流體為不可壓縮的牛頓型流體流體流動切應(yīng)力與流體流動方向的速度梯度成正比的流體為牛頓流體；空氣、水以及許多工業(yè)用油類屬牛頓流體流體流動切應(yīng)力與流體流動方向的速

8、度梯度成非線性關(guān)系的流體為非牛頓流體；少數(shù)高分子溶液如油漆、泥漿屬非牛頓流體流體物性為常數(shù)、無內(nèi)熱源粘性耗散產(chǎn)生的耗散熱可以忽略不計 除高速的氣體流動及一部分化工用流體等情況的對流換熱外，對工程中常見的對流換熱問題大都可以作上述假定,5-2對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,微元體能量平衡分析熱力學(xué)第一定律流體位能及動能變化小，不考慮摩擦功時的簡化dτ時間內(nèi)導(dǎo)熱進入微元體的熱量,5-2對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,微元體能量平衡

9、分析dτ時間內(nèi)微元體的熱力學(xué)能增量,5-2對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,微元體能量平衡分析dτ時間內(nèi)通過x、y方向各截面進出微元體的焓x截面流入微元體的焓x+dx截面流出微元體的焓,5-2對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,微元體能量平衡分析x方向dτ時間內(nèi)流體凈帶出微元體的熱量y方向dτ時間內(nèi)流體凈帶出微元體的熱量,5-2對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,dτ時間內(nèi)流體流動而帶出微元體的凈熱量,5-2對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,能量守恒方程,5-

10、2對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,討論上式表明，在對流換熱過程中，熱量的傳遞除了依靠流體的對流項外，還有導(dǎo)熱引起的擴散項。這就是說，運動著的流體除了依靠流體的宏觀位移傳遞熱量外，還依靠導(dǎo)熱傳遞熱量當流體靜止時，上式退化成為常物性、無內(nèi)熱源的導(dǎo)熱微分方程穩(wěn)態(tài)對流傳熱時：,5-2對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,討論如果流體中有內(nèi)熱源，其強度為 ，則很容易證明只要在上式右端加上 就得出有內(nèi)熱源的能量微分方程

11、對于二維常物性流體，其粘性耗散所產(chǎn)生的內(nèi)熱源強度為：,5-2對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,對流換熱微分方程組,5-2對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,定解條件初始條件 初始時刻的速度、壓力及溫度邊界條件 邊界上的速度、壓力及溫度由于獲得表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是求解對流換熱問題的最終目的，一般地說求解對流換熱問題時沒有第三類邊界條件,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,普朗特流動邊界層見解普朗特在仔細觀察了粘性流體流過固體表面的特性后提出突破性

12、見解。他認為，粘滯性起作用的區(qū)域僅僅局限在靠近壁面的薄層內(nèi)。在此薄層以外，由于速度梯度很小粘滯性所造成的切應(yīng)力可以略而不計，于是該區(qū)域中的流動可以作為理想流體的無旋流動，使其數(shù)學(xué)求解要比粘性流體的流動容易得多。在這個粘滯力不能忽略的薄層之內(nèi)，運用數(shù)量級分析的方法可以對納維-斯托克斯方程作實質(zhì)性的簡化，從而可以獲得不少粘性流動問題的分析解。這種在固體表面附近流體速度發(fā)生劇烈變化的薄層稱為流動邊界層（又稱速度邊界層）,5-3邊界層型對流換熱

13、問題的數(shù)學(xué)描寫,流動邊界層及其邊界層動量方程流動邊界層及其厚度定義從y=0處u=0開始，流體的速度隨著離開壁面距離y的增加而急劇增大，經(jīng)過一個薄層后u增長到接近主流速度，這個薄層即為流動邊界層一般規(guī)定達到主流速度99%處的距離y為流動邊界層的厚度，記為δ,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,流動邊界層及其邊界層動量

14、方程影響邊界層厚度的因素流速越小，邊界層越厚，反之越薄邊界層隨流過的距離加大而增厚,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,進口速度5m/s,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,進口速度5m/s,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,進口速度5m/s,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,進口速度10m/s,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,進口速度10m/s,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,進口速度10m/s,5-3邊

15、界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,進口速度20m/s，管壁溫度1300K,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,進口速度20m/s，管壁溫度1300K,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,進口速度20m/s，管壁溫度1300K,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,流動邊界層及其邊界層動量方程流動邊界層內(nèi)的流態(tài)層流邊界層流體有秩序的分層流動，各層互不干擾，邊界層內(nèi)的速度分布為拋物線形狀,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,流動邊界

16、層及其邊界層動量方程流動邊界層內(nèi)的流態(tài)湍流邊界層流體質(zhì)點沿x方向流動的同時，又作著紊亂的不規(guī)則脈動,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,流動邊界層及其邊界層動量方程流動邊界層內(nèi)的流態(tài)湍流邊界層臨界雷諾數(shù) 層流向湍流轉(zhuǎn)變時的雷諾數(shù)Rec=u∞xc/υ臨界雷諾數(shù)的取值 Rec=5×105,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,流動邊界層及其邊界層動量方程流動邊界層內(nèi)的流態(tài)粘性底層湍流邊界層的主體核心雖處于湍

17、流流動狀態(tài)，但緊靠壁面處粘滯應(yīng)力仍占主導(dǎo)地位，致使貼附于壁面的一極薄層內(nèi)仍保持層流的主要性質(zhì),5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,流動邊界層及其邊界層動量方程流動邊界層內(nèi)的流態(tài)粘性底層湍流邊界層中，粘性底層的速度梯度較大，近于直線，而在湍流核心，質(zhì)點的脈動強化了動量傳遞，速度變化較為平緩緩沖層,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,5-3邊界層型對流換

18、熱問題的數(shù)學(xué)描寫,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,流動邊界層及其邊界層動量方程邊界層理論的四個基本要點當粘性流體沿固體表面流動時，流場可劃分為主流區(qū)和邊界層區(qū)。邊界層區(qū)域內(nèi)，流速在垂直于壁面的方向上發(fā)生劇烈的變化，而在主流區(qū)流體的速度梯度幾乎等于零邊界層厚度δ與壁面尺寸l相比是個很小的量，遠不只小一個數(shù)量級,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,流動

19、邊界層及其邊界層動量方程邊界層理論的四個基本要點主流區(qū)的流動可視為理想流體的流動，用描述理想流體的運動微分方程求解。而在邊界層內(nèi)應(yīng)考慮粘性的影響，要用流體的邊界層微分方程描述，其特點是主流方向流速的二階導(dǎo)數(shù)項略而不計在邊界層內(nèi)流動狀態(tài)分層流與湍流，而湍流邊界層內(nèi)緊靠壁面處仍有極薄層保持層流狀態(tài)，稱為粘性底層。粘性底層外的緩沖層和湍流層其旋度較大，使平行于壁面的流速加大，垂直于壁面的速度梯度逐漸減小，最后速度梯度減至主流區(qū)的零；由于

20、在緩沖層和湍流層旋度較大，使冷熱介質(zhì)在垂直壁面方向更容易交換，這兩層對傳熱的阻力較小，傳熱阻力主要來自粘性底層,5-3對流換熱的邊界層微分方程組,流動邊界層及其邊界層動量方程數(shù)量級分析含義通過比較方程式中各項數(shù)量級的相對大小，把數(shù)量級較大的項保留下來，而舍去數(shù)量級較小的項，實現(xiàn)方程式的合理簡化平均絕對值法例如，在速度邊界層內(nèi)，從壁面到y(tǒng)=δ處，主流方向流速u的積分平均絕對值顯然遠遠大于垂直主流方向的流速v的積分平均絕對值。因而

21、，如果把邊界層內(nèi)的u定為1，則v的數(shù)量級必定是個小量，用符號δ表示,5-3對流換熱的邊界層微分方程組,流動邊界層及其邊界層動量方程數(shù)量級分析流動邊界層中物理量的數(shù)量級,5-3對流換熱的邊界層微分方程組,流動邊界層及其邊界層動量方程數(shù)量級分析x方向動量方程,5-3對流換熱的邊界層微分方程組,流動邊界層及其邊界層動量方程量級分析ν必須具有δ2的數(shù)量級 ， 可略去 項隨ρ和p的

22、變化范圍較大，不便分析，保留,5-3對流換熱的邊界層微分方程組,流動邊界層及其邊界層動量方程數(shù)量級分析y方向動量方程,5-3對流換熱的邊界層微分方程組,流動邊界層及其邊界層動量方程數(shù)量級分析邊界層動量方程,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,熱邊界層及熱邊界能量方程熱邊界層及其厚度定義實驗觀察同樣發(fā)現(xiàn)，在壁面附近的一個薄層內(nèi)，流體溫度在壁面的法線方向上發(fā)生劇烈的變化，而在此薄層之外，流體的溫度梯度幾乎為零流動邊界層的概念

23、可以推廣到對流換熱中去，固體表面附近流體溫度發(fā)生劇烈變化的這一薄層稱為溫度邊界層或熱邊界層，其厚度記為δt一般以過余溫度為來流過余溫度99%處定義為外邊界，而且除液態(tài)金屬及高粘性的流體外，熱邊界層δt的厚度在數(shù)量級上是個與運動邊界層δ厚度相當?shù)男×?5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,熱邊界層及熱邊界能量方程對流換熱溫度場的分區(qū)主流區(qū)溫度變化率近似為零邊界層區(qū)溫度變化率劇烈,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,5-3邊界

24、層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,進口速度10m/s，管壁溫度1300K,5-3邊界層型對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫,進口速度20m/s，管壁溫度1300K,5-3對流換熱的邊界層微分方程組,熱邊界層及熱邊界能量方程數(shù)量級分析溫度邊界層中物理量的數(shù)量級,5-3對流換熱的邊界層微分方程組,熱邊界層及熱邊界能量方程數(shù)量級分析,5-3對

25、流換熱的邊界層微分方程組,熱邊界層及熱邊界能量方程數(shù)量級分析要使等號前后的項有相同的數(shù)量級，熱擴散率a必須具有δ2的的數(shù)量級。實際上，除液態(tài)金屬外的流體都滿足這一分析等號后方括號內(nèi)的兩個項中， ，因而可以把主流方向的二階導(dǎo)數(shù)項 略去邊界層能量方程,5-3對流換熱的邊界層微分方程組,二維、穩(wěn)態(tài)邊界層型對流傳熱問題的數(shù)學(xué)描述連續(xù)性方程動量守恒方程能量守恒方程,5-3對流換熱的邊界層微分方程組,二維、

26、穩(wěn)態(tài)邊界層型對流傳熱問題的數(shù)學(xué)描述注意動量守恒方程中的 是已知量，它可由邊界外理想流體的伯努利方程確定。這樣3個方程包括3個未知數(shù)u、v及t，方程組是封閉的。,5-3對流換熱的邊界層微分方程組,二維、穩(wěn)態(tài)邊界層型對流傳熱問題的數(shù)學(xué)描述恒定壁溫tw、主流場均速u∞、均溫t∞的定解條件對于該類邊界層，當存在由于粘性耗散而產(chǎn)生的內(nèi)熱源時，內(nèi)熱源強度為,復(fù)習(xí)題、習(xí)題,復(fù)習(xí)題：1、2習(xí)題基本概念與定性分析：5-1、5-4

27、邊界層概念及分析：5-8,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論,1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解邊界層積分方程求解對流換熱問題的基本思想不要求守恒定律對邊界層中每一個微元體都成立，而只是對包括固體邊界及邊界層外邊界在內(nèi)的有限大小的控制容積建立起動量守恒及能量守恒的表達式，即邊界層積分方程對邊界層中的速度分布及溫度分布的函數(shù)形式作出假設(shè)，在這些函數(shù)形式中應(yīng)包含有未知的δ、δt及一些待定常數(shù)。常用的函數(shù)形式為多項式。,5-4流

28、體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層積分方程求解對流換熱問題的基本思想利用邊界上的條件（即y=0及y=δ或δt處的條件）確定待定常數(shù)，然后將所假設(shè)的分布代入積分方程，解出δ及δt的計算公式據(jù)已求得的速度分布及溫度分布計算固體邊界上的速度變化率 及溫度變化率 ，然后按定義推出阻力系數(shù)及Nu數(shù)的表達式,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析

29、解,邊界層能量積分方程的推導(dǎo),5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程的推導(dǎo),5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程的推導(dǎo),習(xí)題5-11,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程求解求解流動邊界層厚度及摩擦系數(shù)邊界層動量方程因邊界層相對較薄，穩(wěn)態(tài)情況下，x方

30、向的速度u基本上不隨坐標x變化，可假定u僅是坐標y的函數(shù)速度u的多項式,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程求解求解流動邊界層厚度及摩擦系數(shù)邊界條件,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程求解求解流動邊界層厚度及摩擦系數(shù)流動邊界層內(nèi)速度分布切應(yīng)力定義式,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬

31、理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程求解求解流動邊界層厚度及摩擦系數(shù)流動邊界層厚度把速度u的表達式代入動量積分方程積分得,5-4邊界層積分方程組的求解及比擬理論1.邊界層積分及主要求解結(jié)果,邊界層能量積分方程求解求解流動邊界層厚度及摩擦系數(shù)流動邊界層厚度,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程求解求解流動邊界層厚度及摩擦系數(shù)壁面局部切應(yīng)力

32、及摩擦系數(shù),5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程求解求解熱邊界層厚度及傳熱系數(shù)邊界層能量方程因邊界層相對較薄，穩(wěn)態(tài)情況下，x方向的溫度t基本上不隨坐標x變化，可假定t僅是坐標y的函數(shù)溫度t的多項式,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程求解求解熱邊界層厚度及傳熱系數(shù)邊界條件,5-4流體外掠平板傳熱層流

33、分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程求解求解熱邊界層厚度及傳熱系數(shù)熱邊界層內(nèi)過余溫度分布過余溫度表示的能量積分方程,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程求解求解熱邊界層厚度及傳熱系數(shù)熱邊界層厚度把過余溫度和速度表達式代入能量積分方程積分，并令熱邊界層厚度與流動邊界層厚度之比δt/δ=ξ，并假定ξ＜1。這個假定對Pr≥1的

34、流體顯然是適用的。在下面的推導(dǎo)過程中注意使用建立動量邊界層厚度計算方程時的結(jié)論：,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程求解求解熱邊界層厚度及傳熱系數(shù)熱邊界層厚度,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程求解求解熱邊界層厚度及傳熱系數(shù)局部傳熱系數(shù)和局部努塞爾數(shù)平均傳熱系數(shù)和平均努塞爾數(shù),5-4流體外掠平板

35、傳熱層流分析解及比擬理論1.流體外掠等溫平板傳熱層流分析解,邊界層能量積分方程求解熱邊界層厚度及傳熱系數(shù)的適用范圍特征長度以平板的長度l為Nu數(shù)及Re數(shù)特征長度物性參數(shù)的定性溫度適用范圍,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論,比擬理論的基本思想比擬理論是指利用兩個不同物理現(xiàn)象之間在控制方程方面的類似性，通過測定其中一種現(xiàn)象的規(guī)律而獲得另一種現(xiàn)象基本關(guān)系的方法傳熱學(xué)中，把流體的湍流運動分解為時均流動和微團不規(guī)則

36、脈動的疊加，利用動量方程和能量方程的類似性進行分析,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論,比擬理論的基本思想微團脈動的兩個作用不同流速層之間有附加的動量交換，產(chǎn)生了附加的切應(yīng)力不同溫度層之間的流體產(chǎn)生附加的熱量交換湍流切應(yīng)力由于湍流脈動而產(chǎn)生的附加切應(yīng)力,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論,比擬理論的基本思想湍流熱流密度由于湍流脈動而產(chǎn)生的附加熱流密度湍流狀況下的剪應(yīng)力和熱流密度,5-4流體外掠平板傳熱層流

37、分析解及比擬理論,比擬理論的基本思想湍流邊界層動量和能量方程,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論,無量綱化的平板邊界層動量、能量方程及邊界條件,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論,湍流普朗特數(shù)動量方程與能量方程的比較如果假定Pr=1，則δ=δt。于是上述無量綱的動量方程與能量方程及其邊界條件所描述的兩個問題完全等價，即u*與Θ應(yīng)有完全相同的解,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論,Pr=1時的比擬理論（雷

38、諾比擬）,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論,Pr=1時的比擬理論（雷諾比擬）對平板上湍流邊界層阻力系數(shù)的測定得出計算式Pr=1時的局部努塞爾數(shù)的計算式修正雷諾比擬,5-4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論,平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及Num當平板長度l大于臨界長度xc時，平板上的邊界層就可看成由層流段(x＜xc)及湍流段(x＞xc)組成。因此，對于Re＞5×105的外掠等溫平板的流動，整個平板的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)