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1、Chap4laminarforcedconvectioninpipesandducts§4-1Introduction内部流动与外部流动的区别:外部流动,边界层在表面上自由发展,不受外部几何条件限制(边界层理论求解)内部流动,流体受通道壁面约束,在离通道进口一定距离后,壁面上边界层互相影响,通道内不再存在位流核心(边界层理论求解?)高等传热学AdvancedHeatTransfer1.入口段2.流动充分发展段简单充分发展:(忽略体积力时,等截面直通道层流充分发展)复杂充分发展:(等截面通道中紊流充分发展流动;弯曲通道中的充分发展流动;受浮升力影响的充分发
2、展流动)高等传热学AdvancedHeatTransfer3.热充分发展段检验正负号的正确性该式对UHF,UWT都成立高等传热学AdvancedHeatTransfera.对UHF,qw=const高等传热学AdvancedHeatTransfer微元体热平衡Note:不因热边界条件或进口段而异适用于UHF的入口段及充分发展段高等传热学AdvancedHeatTransfer流体被加热流体被冷却高等传热学AdvancedHeatTransferb.对UWT(设Tw>Tb)高等传热学AdvancedHeatTransferNote:对入口段(hx≠cons
3、t)及充分发展段(hx=const)都适用对UWT,Tb随x按指数规律变化,x↑,(Tw–Tb)↓高等传热学AdvancedHeatTransfer流体被加热流体被冷却为什么曲线不上凹?高等传热学AdvancedHeatTransfer3.流动和热入口段与充分发展段间的关系速度分布入口段,温度分布充分发展段??case速度分布温度分布1充分发展充分发展2充分发展入口段3入口段入口段高等传热学AdvancedHeatTransferPr>1,速度分布发展快于温度分布发展Pr→∞,温度分布开始发展前速度分布已经充分发展。Pr>5的流体,分析热进口时可认为流动
4、已经充分发展。高粘油Pr<1,速度分布发展慢于温度分布发展Pr=1,速度分布发展等于温度分布发展Pr→0,速度分布永远保持均匀,不再发展。液态金属高等传热学AdvancedHeatTransfer4.N-S方程在一些情况下的精确解①fullydevelopedflowbetweentwoparallelplates高等传热学AdvancedHeatTransfer②fullydevelopedflowincirculartubes高等传热学AdvancedHeatTransfer5.FrictionfactorShahRK,LondonAL.Lamina
5、rflowforcedconvectioninducts[A].Advancesinheattransfer,Supplement1[C].NewYork:AcademicPress,1978.高等传热学AdvancedHeatTransfer6.SlipboundaryconditionTangetal,ComparisonofgasslipmodelswiththesolutionsofthelinearizedBoltzmannequationanddirectsimulationofMonteCarlomethod,IntJModPhysC,20
6、07,18(2):203-216高等传热学AdvancedHeatTransfer2DParallelplates高等传热学AdvancedHeatTransfercirculartubes高等传热学AdvancedHeatTransfer无量纲速度分布高等传热学AdvancedHeatTransfer高等传热学AdvancedHeatTransfer7.其他进口区滑移分析解:SparrowEM,LundgrenTS,LinSH,Slipflowintheentranceregionofaparallelplatechannel,Proc15thHeat
7、TransferandFluidMechanicsInstitute,StanfordUniversityPress,Stanford,1962:223-238充分发展区矩形及圆环通道滑移分析解:EbertWA,SparrowEM,Slipflowinrectangularandannularducts,ASMEJBasicEngineering,1965,87:1018-1024.充分发展矩形通道高阶滑移分析解:AubertC,ColinS,High-orderboundaryconditionsforgaseousflowsinrectangular
8、microducts,MicroscaleThermophysicalEngin