非耦合邊界層理論.ppt

第三章 非耦合外部層流邊界層的換熱和傳質(zhì),能源與環(huán)境學(xué)院,主要內(nèi)容,3.1 縱向繞流平壁的換熱 3.2 縱向繞流楔形物體的換熱 3.3 壁面有抽吸核噴注時(shí)的換熱,3.1 縱向繞流平壁的換熱,物理模型,假設(shè)： 常物性； 無(wú)內(nèi)熱源； 忽略體積力； 忽略粘性耗散。 二維穩(wěn)態(tài)邊界層數(shù)學(xué)模型,數(shù)學(xué)模型,流動(dòng)模型的求解,相似變量,引入流函數(shù),龍格庫(kù)塔數(shù)值計(jì)算,H. Blasius 方程,平壁層流邊界層中速度分布,邊界層的存在，引起外部位流縱向速度的變化可以忽略； 隨著邊界層的增厚，對(duì)主流產(chǎn)生排擠作用，在外緣引起附加的法向速度。,結(jié)果分析,其它結(jié)果,摩擦阻力系數(shù),換熱模型的求解,相似變量,無(wú)量綱溫度,E. Pohlhausen 方程,求解結(jié)果,縱向繞流平壁時(shí)得無(wú)量綱溫度分布,熱邊界層厚度,壁面熱流,局部換熱系數(shù),局部Nux,3.2 縱向繞流楔形物體的換熱,假設(shè)： 常物性； 穩(wěn)態(tài)； 二維流動(dòng)； 低速層流。,控制方程,邊界條件,數(shù)學(xué)模型,動(dòng)量方程,邊界條件,V. M. Falkner 和S. W. Skan方程,速度方程的求解,計(jì)算結(jié)果分析,加速流動(dòng)（順壓力梯度) 邊界層厚度薄,減速流動(dòng)（逆壓力梯度） 邊界層厚度厚,出現(xiàn)回流現(xiàn)象,切向速度,速度分布, 法向速度, 邊界層厚度, 溫度方程的求解,溫度分布為,計(jì)算結(jié)果分析,壁面熱流qw,x,局部對(duì)流換熱系數(shù)hx,局部努塞爾數(shù)Nux,無(wú)量綱溫度分布,楔形角對(duì)描述換熱特征的無(wú)量綱溫度分布的影響并不十分明顯，相對(duì)而言，Pr數(shù)對(duì)溫度分布的影響要大得多。,0,0,3.3 壁面有抽吸和噴注時(shí)的換熱,基本概念,流體從邊界層中吸出，避免邊界層分離，降低流動(dòng)阻力。 流體通過(guò)壁面吹進(jìn)邊界層中，保護(hù)壁面不受高溫侵蝕。,薄膜冷卻,假設(shè)： 抽吸和噴注的量很小，流動(dòng)仍滿足邊界層理論的簡(jiǎn)化條件； 噴注流體與主流流體相同； 壁面溫度與抽吸或噴注流體的溫度相同。,控制方程,邊界條件,求解,噴注參量,平板上有抽吸和噴注時(shí)的無(wú)量綱速度分布,噴注使流動(dòng)邊界層增厚，抽吸使流動(dòng)邊界層減薄。 噴注參量超過(guò)0.619后，邊界層被橫向“吹”離平壁，邊界層的