《非耦合边界层理论.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《非耦合边界层理论.ppt（28页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第三章第三章 非耦合外部层流边界层非耦合外部层流边界层的换热和传质的换热和传质能源与环境学院能源与环境学院主要内容主要内容3.1 纵向绕流平壁的换热纵向绕流平壁的换热3.2 纵向绕流楔形物体的换热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壁面有抽吸核喷注时的换热3.1 3.1 纵向绕流平壁的换热纵向绕流平壁的换热Thermal boundary layerFree streamxy纵向绕流平壁对流换热纵向绕流平壁对流换热物理模型物理模型假设：假设：常物性；常物性；无内热源；无内热源；忽略体积力；忽略体积力；忽略粘性耗散。忽略粘性耗散。二维稳态边界层数学模型二维稳态边界层数学模型数数
2、学学模模型型非耦合非耦合速度场与温度场无关速度场与温度场无关常物性常物性流流动动模模型型的的求求解解相似变量相似变量引入流函数引入流函数龙格库塔数值计算龙格库塔数值计算H.Blasius 方程方程平壁层流边界层中速度分布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；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。加的法向速度。结结果果分分析析其其它它结结果果摩擦阻力系数摩擦阻力系数换换热热模模型型的的求求解解相似变量相似变量无量纲温度无量纲温度E.Po
3、hlhausen 方程方程求解结果求解结果0.41.20.81.62.02.400.20.40.60.81.02.62.83.23.6 4.0纵向绕流平壁时得无量纲温度分布纵向绕流平壁时得无量纲温度分布热边界层厚度热边界层厚度0.010.101.00壁面热流壁面热流局部换热系数局部换热系数局部局部Nux3.2 3.2 纵向绕流楔形物体的换热纵向绕流楔形物体的换热假设：假设：常物性；常物性；稳态；稳态；二维流动；二维流动；低速层流。低速层流。mm-0.0199-0.1991/90.2-0.0654-0.141/30.5001141.6控制方程控制方程边界条件边界条件数学模型数学模型动量方程边界条
4、件V.M.Falkner 和S.W.Skan方程 速度方程的求解速度方程的求解计算结果分析计算结果分析13245600.20.40.60.81.0加速流动加速流动减速流动减速流动加速流动（顺压力梯度加速流动（顺压力梯度)边界层厚度薄边界层厚度薄减速流动（逆压力梯度）减速流动（逆压力梯度）边界层厚度厚边界层厚度厚出现回流现象出现回流现象 切向速度切向速度速度分布速度分布 法向速度法向速度 边界层厚度边界层厚度 温度方程的求解温度方程的求解温度分布为温度分布为计算结果分析计算结果分析壁面热流壁面热流qw,x局部对流换热系数局部对流换热系数hx局部努塞尔数局部努塞尔数Nux无量纲温度分布无量纲温度分
5、布楔形角对描述换热特征的楔形角对描述换热特征的无量纲温度分布的影响并无量纲温度分布的影响并不十分明显，相对不十分明显，相对 而言，而言，Pr数对温度分布的影响要数对温度分布的影响要大得多。大得多。13200.20.40.60.81.00.11100100.010.11100003.3 3.3 壁面有抽吸和喷注时的换热壁面有抽吸和喷注时的换热基本概念基本概念流体从边界层中吸出，避免边界层分离，降低流动流体从边界层中吸出，避免边界层分离，降低流动阻力。阻力。流体通过壁面吹进边界层中，保护壁面不受高温侵流体通过壁面吹进边界层中，保护壁面不受高温侵蚀。蚀。主流主流射流射流薄膜冷却薄膜冷却假设：假设：抽
6、吸和喷注的量很小，流动仍满足边界层理论的简化条件；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；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。壁面温度与抽吸或喷注流体的温度相同。xy控制方程控制方程边界条件边界条件求解求解喷注参量喷注参量平板上有抽吸和喷注时的无量纲速度分布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。喷注使流动边界层增厚，抽吸使流动边界层减薄。喷注参量超过喷注参量超过0.619后，边界层被横向后，边界层被横向“吹吹”离平壁，离平壁，边界层的假设不成立。边界层的假设不成立。0246810120.20.40.60.81.00240.20.40.60.20.40.60.01.00.88121640有抽吸和喷注时还热系数和传质系数的相对变化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。抽吸使换热增强，喷注使换热减弱。