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求：温度边界层和速度边界层之间厚度关系的资料（有效期至12月7日）
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如题。这两天自己要查的东西很多，时间不够用了，来网上求助。科研论文，网上资料等均可。多谢！！ [ Last edited by zzgyb on 2009-1-17 at 11:07 ] |
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hotoil(金币+1,VIP+0):thanks
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又称热边界层，流体流过壁面时，边界附近因加热或冷却而形成的具有温度梯度的薄层，也就是对流传热热阻所在的区域。在此区域之外，温度梯度和热阻都可忽略。因此，关于对流传热的研究，仅限于温度边界层范围之内。 的概念，是流动边界层概念在非等温流动情况下的推广。运用温度边界层的特性，简化能量方程，仿照流动边界层的计算方法，可以进行对流传热的计算，确立温度分布，求得传热分系数。 壁面上温度边界层的形成 当流体流过与其温度不同的固体表面时，根据流体在壁面处是被加热还是被冷却,有不同的温度分布(图1)。流体温度的变化，理论上可以延伸到无穷远处，但变化主要发生在壁面附近的薄层中。一般规定，流体与壁面的温度差达到流体主体与壁面的温度差的99％处到壁面的距离，为温度边界层的厚度δt。即温度边界层外边界处的温度应满足下式： (T－Tw)=0.99(Tf－Tw) 式中Tf和Tw分别为流体主体和壁面的温度；T为温度边界层外边界处的温度。温度边界层厚度沿流动方向不断增厚。δt越薄则层内温度梯度越大。 对流传热时，流体中的温度场分成两个区域：一是存在着温度梯度的温度边界层，其中热传导起一定作用；另一是温度梯度可以忽略的层外主流区，在此区内以对流传热为主，热传导的作用可予忽略。 壁面上的温度边界层，可与流动边界层同时开始形成,也可先形成流动边界层,随后才开始形成温度边界层（图2）。两种边界层的厚度之比，与普朗特数Hr有关。当两种边界层同时开始形成时，两者的近似关系为： 式中δt和δ 分别为温度边界层和流动边界层的厚度。当Hr＝1时，两者的厚度相等。 平壁上温度边界层的计算 温度边界层中经热传导所传递的热量为： 式中q为热量通量；λ 为流体的热导率，为热流方向y的温度梯度；下标w指壁面处。联立牛顿冷却定律（见对流传热），就可得出传热分系数的计算式为： 若能求得温度分布，得知壁面温度梯度值，即可算出传热分系数。 对于平壁上边界层作层流流动时，可算出温度边界层厚度为： 式中 x为离平壁端点的距离；Re为雷诺数。此时的温度分布可近似表示为： 式中y 为离壁的垂直距离。平均传热分系数αm的计算式为： 式中L为平壁长度。 |
2楼2008-12-05 12:51:53
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hotoil(金币+2,VIP+0):再次感谢
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当流体在大雷诺数条件下运动时，可把流体的粘性和导热看成集中作用在流体表面的薄层即边界层内。根据边界层的这一特点，简化纳维－斯托克斯方程，并加以求解，即可得到阻力和传热规律。这一理论是德国物理学家L.普朗特于1904年提出的，它为粘性不可压缩流体动力学的发展创造了条件。 边界层 流体在大雷诺数下作绕流流动时，在离固体壁面较远处，粘性力比惯性力小得多，可以忽略；但在固体壁面附近的薄层中,粘性力的影响则不能忽略,沿壁面法线方向存在相当大的速度梯度，这一薄层叫做边界层。流体的雷诺数越大，边界层越薄。从边界层内的流动过渡到外部流动是渐变的， 所以边界层的厚度δ通常定义为从物面到约等于99％的外部流动速度处的垂直距离，它随着离物体前缘的距离增加而增大。根据雷诺数的大小，边界层内的流动有层流与湍流两种形态。一般上游为层流边界层，下游从某处以后转变为湍流，且边界层急剧增厚。层流和湍流之间有一过渡区。当所绕流的物体被加热（或冷却）或高速气流掠过物体时，在邻近物面的薄层区域有很大的温度梯度，这一薄层称为热边界层。 分析方法 大雷诺数的绕流流动可分为两个区，即很薄的一层边界层区和边界层以外的无粘性流动区。因此，处理粘性流体的方法是：略去粘性和热传导，把流场计算出来，然后用这样的初次近似求得的物体表面上的压力、速度和温度分布作为边界层外边界条件去解这一物体的边界层问题。算出边界层就可算出物面上的阻力和传热量。如此的迭代程序使问题求解大为简化，这就是经典的普朗特边界层理论的基本方法。 边界层方程组 不可压缩流体在大雷诺数的层流情况下绕过平滑壁面的情况(见图)。沿物体壁面的方向为x轴，垂直于壁面的方向为y轴。由于边界层厚度δ比物面特征尺寸L小得多，因此对二维的忽略体积力的纳维－斯托克斯方程逐项进行数量级分析，在忽略数量级小的各项后，可近似认为边界层垂直方向的压力不变，从而得到层流边界层方程组为 аu au au 1ape a2u — + u — + v — = - —— + y — аt ax ay pax ay2 (a2为a的平方；y2为y的平方) 边界条件为 y＝0处 u＝0 v＝0 y→∞处 u＝ue(x,t) 式中pe为主流在边界层外缘上的压力,pe=f(x,t)；ρ为流体密度；u、v代表x、y方向的速度分量；t为时间。 边界层的分离 边界层脱离物面并在物面附近出现回流的现象。当边界层外流压力沿流动方向增加得足够快时，与流动方向相反的压差作用力和壁面粘性阻力使边界层内流体的动量减少，从而在物面某处开始产生分离，形成回流区或漩涡，导致很大的能量耗散。绕流过圆柱、圆球等钝头物体后的流动，角度大的锥形扩散管内的流动是这种分离的典型例子。分离区沿物面的压力分布与按无粘性流体计算的结果有很大出入，常由实验决定。边界层分离区域大的绕流物体，由于物面压力发生大的变化，物体前后压力明显不平衡，一般存在着比粘性摩擦阻力大得多的压差阻力（又称形阻）。当层流边界层在到达分离点前已转变为湍流时，由于湍流的强烈混合效应，分离点会后移。这样，虽然增大了摩擦阻力，但压差阻力大为降低，从而减少能量损失 |
3楼2008-12-05 12:53:32
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hotoil(金币+2,VIP+0):多谢！
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http://gc.nuaa.edu.cn/heat/other/courseware/ii/chp3-2.pdf 我学化学的 这个东东不明白 无聊了来晃下 别鄙视我哈~~~~~~~ |
4楼2008-12-05 12:56:50
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6楼2008-12-06 08:46:21
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