非耦合边界层理论.ppt

第三章 非耦合外部层流边界层的换热和传质,能源与环境学院,主要内容,3.1 纵向绕流平壁的换热3.2 纵向绕流楔形物体的换热3.3 壁面有抽吸核喷注时的换热,3.1 纵向绕流平壁的换热,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,数学模型,流动模型的求解,相似变量,引入流函数,龙格库塔数值计算,H.Blasius 方程,平壁层流边界层中速度分布,边界层的存在，引起外部位流纵向速度的变化可以忽略；随着边界层的增厚，对主流产生排挤作用，在外缘引起附加的法向速度。,结果分析,其它结果,摩擦阻力系数,换热模型的求解,相似变量,无量纲温度,E.Pohlhausen 方程,求解结果,纵向绕流平壁时得无量纲温度分布,热边界层厚度,壁面热流,局部换热系数,局部Nux,3.2 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。,控制方程,边界条件,数学模型,动量方程,边界条件,V.M.Falkner 和S.W.Skan方程,速度方程的求解,计算结果分析,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,速度分布,法向速度,边界层厚度,温度方程的求解,温度分布为,计算结果分析,壁面热流qw,x,局部对流换热系数hx,局部努塞尔数Nux,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。,0,0,3.3 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。,薄膜冷却,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。,控制方程,边界条件,求解,喷注参量,平板上有抽吸和喷注时的无量纲速度分布,喷注使流动边界层增厚，抽吸使流动边界层减薄。喷注参量超过0.619后，边界层被横向“吹”离平壁，边界层的假设不成立。,有抽吸和喷注时还热系数和传质系数的相对变化,抽吸使换热增强，喷注使换热减弱。,