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1、第02讲实验传热学的基础理论第1页，本讲稿共32页2023/5/192实验研究中需要解决哪些理论问题？为确定上述关系，设每个变量进行6次实验，共需6646656次实验，每次实验1小时，共需46656个小时，每天工作10小时，共13年！还有其他设备尺寸等等一系列问题问题的引出（1）第2页，本讲稿共32页2023/5/193实验室的实验结果如何应用于工程实际？问题的引出（2）实验室实验模型如何确定？问题的引出（3）如何处理通用性与针对性的问题？第3页，本讲稿共32页2023/5/194v对所研究的物理现象的理解（微分方程组及单值性边界条件）v需要懂得正确进行模型实验的指导理论相似理论实验研究需要两
2、方面的知识第4页，本讲稿共32页2023/5/195一、基本方程导热微分方程第5页，本讲稿共32页2023/5/196一、基本方程对流换热微分方程组第6页，本讲稿共32页2023/5/197一、基本方程对流换热微分方程组转静系盘流动与换热第7页，本讲稿共32页2023/5/198一、基本方程对流换热微分方程组转静系盘流动与换热控制方程组第8页，本讲稿共32页2023/5/199一、基本方程对流换热微分方程组转静系盘流动与换热边界条件第9页，本讲稿共32页2023/5/1910二、如何减少实验次数1、对方程进行无因次化实验工作量非常巨大，怎么办？对方程进行无因次化第10页，本讲稿共32页2023
3、/5/1911二、如何减少实验次数1、对方程进行无因次化第11页，本讲稿共32页2023/5/1912二、如何减少实验次数1、对方程进行无因次化第12页，本讲稿共32页2023/5/1913二、如何减少实验次数1、对方程进行无因次化第13页，本讲稿共32页2023/5/19142、正交实验设计正交实验设计对于单因素或两因素试验，因其因素少，实验的设计、实施与分析都比较简单。但在实际工作中，常常需要同时考察3个或3个以上的实验因素，若进行全面实验，则实验的规模将很大，往往因实验条件的限制而难于实施。正交实验设计就是安排多因素实验、寻求最优水平组合的一种高效率实验设计方法。（具体方法参看相关的书籍
4、）二、如何减少实验次数第14页，本讲稿共32页2023/5/1915相似理论相似理论三、如何解决实验结果的推广问题第15页，本讲稿共32页2023/5/1916三、如何解决实验结果的推广问题同类物理现象同类物理现象具有相同的物理内容，并能用同一微分方具有相同的物理内容，并能用同一微分方 程描述的物理现象。如果两个物理现象的程描述的物理现象。如果两个物理现象的 微分方程的形式一样，但物理内容不同，微分方程的形式一样，但物理内容不同，就不是同类物理现象。就不是同类物理现象。说明说明：（2）、物理现象相似物理现象相似 定义：定义：在几何相似的条件下，如果两个在几何相似的条件下，如果两个同类物理现象同
5、类物理现象a和和b相似，相似，那么现象那么现象a中中量纲相同量纲相同的物理量之间的比值，与现象的物理量之间的比值，与现象b中中 对应点对应点的的同名物理量同名物理量之间的比值相等，则称两个物理现象之间的比值相等，则称两个物理现象 相似。相似。第16页，本讲稿共32页2023/5/1917三、如何解决实验结果的推广问题（2）、物理现象相似物理现象相似 说明说明：时间对应点时间对应点是指从起始时刻起，具有是指从起始时刻起，具有 的瞬时，不是从起始时刻起具有相同时间的点。的瞬时，不是从起始时刻起具有相同时间的点。定义：定义：在几何相似的条件下，如果两个在几何相似的条件下，如果两个同类物理现象同类物理
6、现象a和和b相似，相似，那么现象那么现象a中中量纲相同量纲相同的物理量之间的比值，与现象的物理量之间的比值，与现象b中中 对应点对应点的的同名物理量同名物理量之间的比值相等，则称两个物理现象之间的比值相等，则称两个物理现象 相似。相似。第17页，本讲稿共32页2023/5/1918三、如何解决实验结果的推广问题（2）、物理现象相似物理现象相似 定义：定义：在几何相似的条件下，如果两个在几何相似的条件下，如果两个同类物理现象同类物理现象a和和b相似，相似，那么现象那么现象a中中量纲相同量纲相同的物理量之间的比值，与现象的物理量之间的比值，与现象b中中 对应点对应点的的同名物理量同名物理量之间的比
7、值相等，则称两个物理现象之间的比值相等，则称两个物理现象 相似。相似。说明说明：空间对应点空间对应点是指具有是指具有 点。显然只有几何点。显然只有几何 相似的体系才具有空间对应点，它是物理想相似的体系才具有空间对应点，它是物理想 象相似的前提象相似的前提 第18页，本讲稿共32页2023/5/1919三、如何解决实验结果的推广问题（2）、物理现象相似物理现象相似 定义：定义：在几何相似的条件下，如果两个在几何相似的条件下，如果两个同类物理现象同类物理现象a和和b相似，相似，那么现象那么现象a中中量纲相同量纲相同的物理量之间的比值，与现象的物理量之间的比值，与现象b中中 对应点对应点的的同名物理
8、量同名物理量之间的比值相等，则称两个物理现象之间的比值相等，则称两个物理现象 相似。相似。说明说明：uaubua,maxub,maxtatb第19页，本讲稿共32页2023/5/1920三、如何解决实验结果的推广问题准则数即无量纲数，如准则数即无量纲数，如_第20页，本讲稿共32页2023/5/1921三、实验模型如何确定(实验布局)？管内对流换热转静系旋转盘腔换热第21页，本讲稿共32页2023/5/1922四、实验前误差的预先估计及分配1、分析实验结果误差的组成2、确定直接测量量的误差范围3、根据误差传递公式确定待求量的误差4、分析影响待求量误差的主要因素5、提高这些主要影响因素的测量精度
9、第22页，本讲稿共32页2023/5/1923五、实验数据的后期处理与分析1、数据的分析与处理（1）列表法将一组实验数据中的自变量、因变量的各个值依一定的形式和顺序一一对应列出来。优点（1）易于操作；（2）数据易于参考比较；（3）形式紧凑；（4）同一个表中几个变量间的变化不混乱缺点（1）不能形象地看出过程的发展趋势。（2）试验结果的间断性，需要差值。第23页，本讲稿共32页2023/5/1924五、实验数据的后期处理与分析1、数据的分析与处理（1）列表法将一组实验数据中的自变量、因变量的各个值依一定的形式和顺序一一对应列出来。注意（1）表的名称及说明；（2）变量名称及单位；（3）有效数字。第2
10、4页，本讲稿共32页2023/5/1925时间间隙（以顶点为0，顺时针旋转）018360.160.120.153243420.21流通面积（m2）流量（kg/hr)进口压力（Mpa）温度（mv）1300.0680.628腔内压力（Mpa）齿间压力1（Mpa）齿间压力2（Mpa）齿间压力3（Mpa）0.0670.0520.05齿间压力4（Mpa）齿间压力5（Mpa）齿间压力6（Mpa）齿间压力7（Mpa）0.0450.0410.0360.032齿间压力8（Mpa）齿间压力9（Mpa）齿间压力10(Mpa)齿间压力11(Mpa)0.0280.0190.0150.009出口压力（Mpa）770.5m
11、mHg压比密度（kg/m3）速度（m/s）Cp（查表）流量系数第25页，本讲稿共32页2023/5/1926五、实验数据的后期处理与分析1、数据的分析与处理（2）图表法将一组实验数据在适当的坐标系中，用几何图形如曲线、面积等将实验数据表示出来。优点（1）简明直观；（2）易于比较；（3）变化规律清晰；第26页，本讲稿共32页2023/5/1927五、实验数据的后期处理与分析1、数据的分析与处理（2）图表法将一组实验数据在适当的坐标系中，用几何图形如曲线、面积等将实验数据表示出来。注意（1）坐标轴的选取；（2）刻度是否恰当；（3）要有图例及说明。第27页，本讲稿共32页2023/5/1928五、实验数据的后期处理与分析1、数据的分析与处理（2）图表法第28页，本讲稿共32页2023/5/1929五、实验数据的后期处理与分析1、数据的分析与处理（2）图表法第29页，本讲稿共32页2023/5/1930五、实验数据的后期处理与分析1、数据的分析与处理（2）图表法第30页，本讲稿共32页2023/5/1931五、实验数据的后期处理与分析1、数据的分析与处理（3）公式法（旺盛紊流）第31页，本讲稿共32页2023/5/1932五、实验数据的后期处理与分析2、实验数据的误差分析误差的最终分析第32页，本讲稿共32页