大的空间自然对流换热共15页文档
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知识点：无限大空间流体自由流动时的换热计算PPT讲解
0.54 0.15
1/4 1/3
2×104～ 8×106 8×106～1011
热面朝下或冷面 朝上的水平壁
层流
0.58
1/5
同上
105～1011
知识点：无限大空间流体自由流动时的换热计算
平置矩形取两边长的平均值，详见表1。定性温度采用边界层 1 t (tw tf ) 的平均温度 m ，此处tw为壁面温度，tf为远离壁面 2 的流体温度。Gr数中的Δ t取tw和tf之差。 式(1)适用于任何液体和气体及任何形状和大小的物体。 也可以用来计算横板的换热。 上表中对于垂直圆筒，只有当
d 35 ≥ 14 h Grh
时，才能按垂直平壁处理，误差小于5%。
（2）
1/4 1/3
圆柱外径d
104～109 109～1012
知识点：无限大空间流体自由流动时的换热计算
续表
C、n值
表面形状及位置 流动情况示意 流 态 C n 矩形取两个边 长的平均值； 非规则平板取 面积与周长的 比值；圆盘取 0.9d 定型尺寸 Gr.Pr 适用范围
热面朝上或冷面 朝下的水平壁
层流 紊流
知识点：无限大空间流体自由流动时的换热计算
前面讲过，对于无相变对流换热准则方程通式为 Nu=f（Re，Gr，Pr） 对于无限大空间流体自由流动换热，由于没有受迫流动 对流换热准则方程式可写成 Nu=f（Gr，Pr） 经实验研究得出这一准则方程式的具体形式： Nu=C（Gr.Pr）n （1） 式中C和n为常数，其值可按换热表面的形状及Gr·Pr的 数值范围由表1中选取。表1中的数值适用于温度均匀壁面的 流体自由运动换热，即为常壁温自然对流换热。 整理数据时采用的定型尺寸，对于管、线或球取其直径d 对于竖板取高度h，对于平置圆盘取0.9倍的圆盘直径，对于
大空间自然对流的例子(一)
大空间自然对流的例子(一)大空间自然对流大空间自然对流是热力学中的一个重要概念，指的是在较大的空间范围内，由于温度差异引起的自然气流运动。
这种现象在自然界中广泛存在，下面是一些例子和详细讲解。
1. 冷空气下降与热空气上升冷空气具有较高的密度，而热空气则相对较轻。
当冷空气与热空气接触时，冷空气下降，而热空气上升，形成气流。
这种现象常见于山地地区，当山脉阻挡空气流动时，冷空气会下降形成冷空气池，而在山脉之间的谷地，热空气会上升形成谷风。
2. 大海与陆地的对流大海和陆地之间的温度差异也会引起自然对流。
白天，太阳辐射使得陆地上的气温升高，而海水的温度相对较低。
这时，温暖的空气从陆地上升，形成陆海风。
而夜晚，陆地上的温度下降快于海水，冷空气从陆地上下降，形成陆地风。
3. 大型建筑物内的自然对流在大型建筑物内部，比如高层办公楼或仓库等空间较大的结构中，由于内部的温度差异，也会产生自然对流现象。
通常，冷空气从较低的位置进入建筑物，在与较暖的空气接触后升温上升，然后从高处排出。
4. 地球大气环流大空间自然对流的最典型例子是地球大气环流。
由于地球的自转和不均匀的太阳辐射，不同地区的气温差异造成了大气运动。
热带地区的空气上升形成热带雨林，而极地地区的空气下降形成极地风。
5. 春秋季节的温度差异产生的对流在春季和秋季，地球的温度分布不均匀，大陆和海洋之间存在明显的温差。
这种温度差异引起了地表风，也是一种大空间自然对流现象。
以上是一些关于大空间自然对流的例子和详细讲解。
这些现象在自然界中普遍存在，对于气候和环境的形成有重要影响。
了解大空间自然对流的原理和机制，可以帮助我们更好地理解自然界的运动和变化。
6. 大型暖通空调系统内的自然对流大型建筑物或办公楼中的暖通空调系统通过冷热气流的对流来调节室内温度。
冷空气由空调系统产生并通过通风管道输送到室内，然后在室内与室内热空气相遇而上升，形成自然对流。
这种自然对流可以帮助均匀分布温度，提高室内空气质量。
13-4 自然对流换热
自然对流换热自然对流1.竖板2.水平管3.水平板4.竖直夹层5.横圆管内侧竖直平板在空气中自然冷却：22220x u v x yu u dp u u v F xy dx y t t t u v a x y yρη∂∂+=∂∂⎛⎫∂∂∂+=-+ ⎪∂∂∂⎝⎭∂∂∂+=∂∂∂x F gρ=-dpg dxρ∞=-温度分布速度分布竖直平板在空气中自然冷却：22220x u v x yu u dp u u v F x y dx y t t t u v a x y y ρη∂∂+=∂∂⎛⎫∂∂∂+=-+ ⎪∂∂∂⎝⎭∂∂∂+=∂∂∂温度分布速度分布()22u u u u v x y y g ρρρη∞⎛⎫∂∂∂+=+ ⎪∂∂∂⎝⎭-11t t t ρρρρραρρρθ∞∞--∂⎛⎫=-≈=⎪∂-竖直平板在空气中自然冷却：22220u v x yu u u u v xy y v x g u a y yρθρθθθαη∂∂+=∂∂⎛⎫∂∂∂+=+ ⎪∂∂∂⎝⎭∂∂∂+=∂∂∂温度分布速度分布,,,,u x y u v X Y U V u L L θθ====Θ=竖直平板在空气中自然冷却：222220w a a a U VX Yg L U U U U V X Y u L u Y a U V X Y u L Yαθν∂∂+=∂∂∂∂∂+=Θ+∂∂∂∂Θ∂Θ∂Θ+=∂∂∂a w g Lu αθ⇒:数量级分析=a w g u Lαθ取竖直平板在空气中自然冷却：22222Gr G Pr 0r 11U VX YU U U U V X Y Y U V X Y Y∂∂+=∂∂∂∂∂+=Θ+∂∂∂∂Θ∂Θ∂Θ+=∂∂∂32Gr w g Lαθν=格拉晓夫数：=浮升力粘性力()Y 0Nu Gr,Pr Y f =∂Θ=∂:流态判断瑞利数：9=⋅Ra Gr Pr>⇒湍流10()Nu Gr Pr nC =⋅•定性温度为t m =(t w +t ∞)/2•C 、n 值针对不同的问题具体如下※等壁温•定性温度为t m =(t w +t ∞)/2•C 、n 值针对不同的问题具体如下※等壁温()Nu Gr Pr nC =⋅特征数关联式11=⋅*C x xn Nu Gr Pr )(※常热流=⋅=⋅=*θνλλνααh q g x x g x w x w x x x Gr Gr Nu 2234有缘学习交流＋Ｖ：ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）Thank You！12。
换热系数大自然对流课件
换热系数的计算方法
经验公式法
根据实验数据和经验，总结出换热系 数的计算公式，适用于特定条件下的 传热过程。
数值模拟法
通过建立数学模型和数值求解方法， 计算出物体间的换热系数，适用于复 杂结构和非线性传热过程。
换热系数的影响因素
流体性质
流体的物理性质如粘度、导热 系数和比热容等，对换热系数
有显著影响。
总结词
应对气候变化的自然对流措施
总结词
自然对流在气候预测中的作用
详细描述
针对气候变化对自然对流的影响，可以采取相应的措施来 减缓其不利影响，如加强环境保护、推广可再生能源等。
生态系统案例
总结词
湿地生态系统中的自然对流特征
详细描述
湿地生态系统中的自然对流具有独特的特征和规律，如湿 地中的水体流动、气体交换等。了解这些特征有助于深入 探究湿地生态系统的功能和机制。
温度差
物体间的温度差是换热过程的 驱动力，温度差越大，换热系 数越大。
表面状况
物体的表面状况如粗糙度、清 洁度和润湿程度等，能够影响 换热系数的大小。
流动状态
流体的流动状态如层流或湍流 ，对换热系数有较大影响，湍 流状态下的换热系数通常较大
。
02
大自然对流现象
对流现象的定义与分类
定义
对流是指流体内部由于温度、密度等物理性质的不均匀分布引起的宏观运动。
换热系数大自然对 流课件
目 录
• 换热系数概述 • 大自然对流现象 • 换热系数与大自然对流的关系 • 换热系数在大自然对流中的应用 • 案例分析
01
换热系数概述
定义与意义
定义
换热系数是指在单位时间内，单 位面积上所传递的热量与对应的 温度差之间的比值，用于描述物 体间的热量传递速率。
第7章对流换热
外掠流动 沿流动方向的 边界层外的主
纵向距离x
流速度u∞
管内流动 Re<2300——稳定的层流 Re>104 ——旺盛紊流
2300<Re<104——过渡流
外掠平壁 Rex<6×104——稳定的层流 Rex=(3~5)×105——过渡到紊流
15
一、层流流动
稳定流动情况下,粘性流体以均匀流速流入管道时壁面逐渐形 成边界层。管内流动时边界层厚度逐渐增加,并最后汇集于管道 中心。当流体再往前推进时,管内速度分布不再改变而形成充分 发展的流动 。
拉普拉斯算子在直角坐标系中代表
Du p 2u 2 (divV) X
D x
3 x
幻灯片 16
▲若流体的密度也是常数,则divV=0
粘性力
Du p 2u X D x
流体单位体 积的惯性力
单位体积的压力
体积力
原则上，据三个方向的动量方程式和连续性方程式可以结合 边界条件求解四个未知数u、v、w 和p。
但由于纳维——斯托克斯方程是非线性的微分方程组，只有少 数几种经简化后的情况可求得分析解，大量的尚依赖于数值解。 此外，流体的物性和压力都可能与温度有关，必须引进能量方程 式，并进一步考虑温度场和速度场之间的关联。
6
三、能量方程
微元控制体积单位时间内流 体通过控制体边界面净导入的 热量-总和,加上单位时间内界 面上作用的各种力对流体所作 的功,等于控制体积内流体总能 的时间变化率。
v
u y
w u z
Fx
dxdydz
控制体所受的力
可分为表面力Fs 和体积力Fb 两类
剪应力
du
§6-4 自然对流换热解析
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夹层内流体的流动，主要取决于以夹层厚度
为特征长度的 Gr 数：
Gr
对于竖直夹层，当 对于水平夹层，当
gt
3
2
当 Gr 极低时换热依靠纯导热：
Gr 2860 Gr 2430。
注意：与教材数据的不同！这里的数据仅供参考！
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二、有限空间自然对流换热 这里仅讨论 如图所示 的竖的和水平的两种 封闭夹层的 自然对流换热 ，而且仅局限于气体 夹层。
封闭夹层示意图 (tw1 tw2 )
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3、自然对流换热的准则方程式 从对流换热微分方程组出发，可得到自然对流换 热的准则方程式：
Nu C ( Gr Pr ) C Ra
n
n
6-16
式中：格拉晓夫数是浮升力/粘滞力比值的一种量度。其值 的增大表明浮升力作用的相对增大。
6-17
注：竖圆柱按下表与竖壁用同一个关联式只限于以下情况：
d 35 1/ 4 H GrH
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传热学第56章对流换热
1、概述
要求解对流换热需得到速度场和温度场
假设： a) 流体为连续性介质
b) 流体为不可压缩的牛顿流体 c) 所有物性参数（、c、、μ）为常量 d) 忽略粘性力作功（即忽略粘性耗散产生的耗散热）
对于牛顿流体： u
y
4个未知量：速度 u、v ；温度 t ；压力 p
需要4个方程：连续性方程(1)、动量方程(2)、能量方程(3)
在贴壁处流速滞止，处于无滑移状态 （即：y=0, u=0），形成一极薄的不 运动的贴壁流体层。
在这一极薄的贴壁流体层中，热量只 能以导热方式传递
根据傅里叶定律：
qw
t
y
y0
W m2
流体的热导率 W (mC)
t y y0 — 在坐标(x,0)处流体的温度梯度
2020/4/28 - 10 -
(V) 0
2020/4/28 - 15 -
第5章 对流换热——§5-2 对流换热问题的数学描述
Euler法（控制体微元）：
(1) x、y、z方向流入的净流量：
udydz u u dxdydz u dxdydz
x
x
vdxdz
v
v y
dy
dxdz
v y
dxdydz
wdxdy w w dxdxdy w dxdydz
2020/4/28 - 5 -
第5章 对流换热——§5-1 对流换热概述
(3) 流体有无相变
单相换热 （Single phase heat transfer） ：
显热的变化
相变换热(Phase change)：凝结(Condensation)、 沸腾(Boiling)、
升华(sublimation)、 凝固(coagulation)、 融化(thaw)
自然对流换热
自然对流换热
大空间自然对流换热：周围没有其它物体阻碍换热面上边界层 形成和发展的自然对流换热。
有限空间自然对流换热：否则称为有限空间自然对流换热 。
1大空间自然对流换热
边界层：层流→紊流。
转变点取决于温差和流体 的性质 Gr Pr＞109 流态为紊流 边界层内速度分布：
y 0和y 处，均为零
y= 1 处具有最大流速
形成厚 15 mm 的竖直空气夹层。试计算通过空气夹层的自然
对流换热量。
解 定性温度 tm (tw1 tw2 ) / 2 (100 40) / 2 70℃，据此查附录得，空气物性
1.029 kg/m3 ， 20.02106 m2/s ， 0.0296 W/(m 1m/
4
(
h
)1/
9
Gr Pr 2 105 ~ 1.1107 时，
Num
0.073(Gr
Pr
)1m/
3
(
h
)1/
9
（5-32）
（5-33） （5-34）
以上各式的适用范围为： Pr 0.5 ~ 2 h / 11 ~ 42
准则的定，性温度 : tm (tw1 tw2 ) / 2
例 5-8 温度分别为 100℃和 40℃，面积均为0.50.5 m2 的两竖壁，
)1/
9
0.197
(1.002
104
)1m/
4
(
0.015 0.5
)1/
9
1.335
Num 1.335 0.0296 2.63 W/(m2 K)
0.015
自然对流换热量为
Q Ft 2.63(0.50.5)(100 40) 39.5 W
作业
1. 4.
大空间自然对流换热：周围没有其它物体阻碍换热面上边界层 形成和发展的自然对流换热。
有限空间自然对流换热：否则称为有限空间自然对流换热 。
1大空间自然对流换热
边界层：层流→紊流。
转变点取决于温差和流体 的性质 Gr Pr＞109 流态为紊流 边界层内速度分布：
y 0和y 处，均为零
y= 1 处具有最大流速
形成厚 15 mm 的竖直空气夹层。试计算通过空气夹层的自然
对流换热量。
解 定性温度 tm (tw1 tw2 ) / 2 (100 40) / 2 70℃，据此查附录得，空气物性
1.029 kg/m3 ， 20.02106 m2/s ， 0.0296 W/(m 1m/
4
(
h
)1/
9
Gr Pr 2 105 ~ 1.1107 时，
Num
0.073(Gr
Pr
)1m/
3
(
h
)1/
9
（5-32）
（5-33） （5-34）
以上各式的适用范围为： Pr 0.5 ~ 2 h / 11 ~ 42
准则的定，性温度 : tm (tw1 tw2 ) / 2
例 5-8 温度分别为 100℃和 40℃，面积均为0.50.5 m2 的两竖壁，
)1/
9
0.197
(1.002
104
)1m/
4
(
0.015 0.5
)1/
9
1.335
Num 1.335 0.0296 2.63 W/(m2 K)
0.015
自然对流换热量为
Q Ft 2.63(0.50.5)(100 40) 39.5 W
作业
1. 4.
材料科学工程课件23对流换热
1 竖板 2 水平管 3 水平板 4 竖直夹板
No Image
传热学
3.4.1 无限空间中的自然对流换热
1） 换热过程分析
No Image
传热学
2） 自然对流换热准则l3
2
物理意义：反映了 流体温差引起的浮 升力导致的自然对 流流场中的流体惯 性力与其粘性力的 对比关系。
No Image
传热学
4） 相似原理的应用
（1）相似原理的重要应用：
相似原理在传热学中的一个重要的应用是 指导试验的安排及试验数据的整理。
相似原理的另一个重要应用是指导模化试 验。所谓模化试验，是指用不同于实物几何尺 度的模型（在大多数情况下是缩小的模型）来 研究实际装置中所进行的物理过程的试验。
ddyuuyuxuxyuyuyyuzuzy fy1 p y2uy ddzuuz uxuxz uyuyz uzuzz fz1 p z2uz
No Image
传热学
热现象 （3）不可压缩、常物性、无内热源 时, 能量守恒定律:
准数方程的简化
K f（Eu、Re、Ho、Fr、Pe、Fo、Nu）=0 Nu =f（Eu、Re、Ho、Fr、Pe、Fo） K 流体运动方程：Eu =f（Re、Ho、Fr）
K Pe =Re.Pr
K 稳定速度场、稳定温度场： Ho、 Fo K 准数方程的一般形式：Nu =f（Re、Fr、Pr）
自由流动主要是由温差引起 Nu =f（Re、Gr、Pr） K 自然对流：Nu =f（Gr、Pr） 相同流体： Nu =f（Gr） K 强制对流：Nu =f（Re、Pr） 相同流体： Nu =f（Re）
传热学
第三节 对流换热计算
3.1 对流换热基本定律 3.2 对流换热微分方程 3.3 对流换热问题的数学描述 3.4 自然对流换热 3.5 流体强制对流时的对流换热
换热系数大自然对流课件
掌握对流换热的基本原理和方 法；
理解换热系数在大自然对流中 的作用和影响；
能够运用所学知识解决实际问 题；
培养学生对自然界运动规律的 探究精神和科学素养。
课程安排
01
02
第一部分
对流换热基本原理和方法；
第二部分
换热系数与大自然对流的关系 ；
03
第三部分
案例分析和讨论；
04
第四部分
课程总结和展望。
02
实验装置与设计
为研究大自然对流现象，需要设计相应的实验装置，包括加热器 、测温装置、流动显示装置等。
实验参数与控制
为保证实验结果的准确性和可重复性，需要对实验参数进行精确控 制，如加热功率、气流速度等。
数据采集与分析
通过采集实验数据，如温度场分布、速度场分布等，进行数据分析 ，提取对流现象的内在规律。
工程应用案例介绍
建筑节能
在建筑设计过程中，通过优化窗户、外墙等部位的传热系数，可以有效提高建 筑的保温性能，降低能源消耗。
工业生产
在工业生产过程中，对于热交换器、反应釜等设备，通过优化传热表面的结构 和材料，可以提高设备的换热效率，降低能源消耗。
06
总结与展望
主要内容回顾
大自然对流的定义和分类 换热系数的概念和测量方法
THANKS
感谢观看
实验结果分析与讨论
数据处理与可视化
对采集到的实验数据进行处理和可视化，将原始 数据转化为直观的图表和图像形式。
结果分析与解释
根据数据处理结果，进行深入分析，揭示大自然 对流现象的内在机制和影响因素。
对比与讨论
将实验结果与理论预测进行对比，讨论存在的差 异和原因，为完善理论模型提供依据。
6.6 自然对流换热
第六章 6.6节 （35）
19
• 处于自由流动散热状态的电热器件，边界条 件基本上是恒热流，这时壁面温度是未知数. 计算关联式的形式稍作修正
Nux C(Grx Pr)n
• 针对局部值, Grx* 称为修正格拉晓夫数
Grx
Grx Nux
g t x3 2
hx g qw x 4
2
• 由于物性未定，仍需要一次壁温迭代
1 1 T p T T
引入密度差与温度的关系：
第六章 6.6节 （35）
11
dp dx
g
(
)g
(
t
t )g
u
u x
v
u y
g t t
2u y 2
• 右侧第一项即浮升力项
• 连同连续性方程和能量方程（形式不
变）可以求解 u、 v、 t 三个未知量
• 不同的是必须联立求解
第六章 6.6节 （35）
13
仍采用无量纲化处理方法：
X x, L
Y y, L
t t tw t
U u , uR
V v uR
uR gV (tw t )x
代入式(6-6-2)中
U U V U
X Y
1 2U Grx Y 2
对能量微分方程作同样的无量纲化处理：
U
X
V
Y
Pr
1 Grx
2
• 竖壁恒壁温自然对流换热的中点计算方法
第六章 6.6节 （35）
20
2．倾斜表面
在60°内，以 gcos 代替 g 。
(a) 冷表面
(b) 热表面
第六章 6.6节 （35）
21
3. 水平表面
第六章 6.6节 （35）
大空间自然对流naturalconvection
[Solution]
✓ Determine the water properties
t f (t f ''t f ') 2 (70 20) 2 45℃
From Appendix 9, we have
0.6075106 m2 / s， 0.6415W / m℃，
tw t f ''
Correlations for forced turbulent flow
Fluid Pr＞0.6
迪图斯-贝尔特公式
(1) Dittus and Boelter relation
Nu f 0.023Re0.f8Prf n (6-15)
✓ n= 0.4 for heating of the fluid 0.3 for cooling of the fluid
Modified Dittus and Boelter relation
Nu f 0.023Re0.f8Prf 0.4 ct
✓ gas heating
ct
T (
f
)0.5
Tw
✓ gas cooling ct 1.0
(6-16a) (6-16b)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ✓ liquid
ct
(
f
w
)n
(6-17)
(1) Heat flux applied at the tube surface
The mass flow is
qm
uAc
1.165
40
(0.02 4
)
2
0.0146 kg / s
换热系数大自然对流PPT文档共40页
一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
§6-4 自然对流换热
1/3
式中：定性温度均为 (tw1 tw2 ) / 2, Re 数中的特 征长度均为 。
Heat Transfer
建筑工程系
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of Construction Engineering
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H / 的实验验证范围： 对竖空气夹层，
H / 11 ~ 42。
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补充：
①对于竖空气夹层，推荐以下实验关联式：
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2、换热特征 在层流边界层随着厚度 的增加，局部换热系数将逐 渐降低，当边界层内层流向 紊流转变队局部换热系数 hx 趋于增大。研究表明，在常 壁温或常热流边界条件下当 达到旺盛紊流时， hx 将保 持不久而与壁的高度无关。
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本节小结：
一、 无限空间自然对流换热 1、流动边界层的形成与发展 2、换热特征 3、自然对流换热的准则方程式 二、有限空间自然对流换热 三、自然对流与强制对流并存的混合对流
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式中：定性温度均为 (tw1 tw2 ) / 2, Re 数中的特 征长度均为 。
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H / 的实验验证范围： 对竖空气夹层，
H / 11 ~ 42。
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补充：
①对于竖空气夹层，推荐以下实验关联式：
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2、换热特征 在层流边界层随着厚度 的增加，局部换热系数将逐 渐降低，当边界层内层流向 紊流转变队局部换热系数 hx 趋于增大。研究表明，在常 壁温或常热流边界条件下当 达到旺盛紊流时， hx 将保 持不久而与壁的高度无关。
Heat Transfer
建筑工程系
The Department
of Construction Engineering
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本节小结：
一、 无限空间自然对流换热 1、流动边界层的形成与发展 2、换热特征 3、自然对流换热的准则方程式 二、有限空间自然对流换热 三、自然对流与强制对流并存的混合对流
Heat Transfer
建筑工程系
(24)第四章 4.4 对流换热
整个微分方程组无量纲化为
4
和常物性、无内热源、不可 压缩牛顿流体平行外掠平板稳态 对流换热的无量纲微分方程组相 比，多一项
表征浮升 力与惯性力之比
数值接近1，表征浮升力与惯性力数量级相 同，自然对流与强迫对流叠加的混合对流换热
纯强迫对流换热， 纯自然对流换热，
5
大空间竖直壁面二维稳态自然对流层流
换热分析结果
适用范围：
适用范围： 定性温度：
，层流。
，湍流。 由 于 tw,x 未 知 ， 需 采 用 试算法。
10
对等壁温和常热流边界条件下的竖直壁面自然 对流换热都适用的平均表面传热系数计算公式：
适用范围：
对于与竖直方向的倾斜角度
壁面的自
然对流换热，公式中的g 改为
。
等壁温或常热流水平长圆柱表面的自然对流换热
重点介绍大空间自然对流换热的浮升力项. 对于不可压缩牛顿流体，密度只是温度的函数， 根据体胀系数的定义
惯性力项 浮升力项 粘性力项 3
引进下列无量纲变量：
动量微分方程：
参考速度
无量纲化
称为格拉晓夫数，表征浮升力与粘性 力相对大小，反映自然对流的强弱。
（6）相似理论的主要内容及其对解决对 流换热问题的指导意义；
（7）单相流体管内强迫对流、外掠壁面、 自然对流换热的特点及其影响因素；
（8）会利用特征数关联式计算上述对流 换热问题。
13
2018/7/12
3
（3）对于液态金属除外的所有流体，
。随Pr
增大，层流边界层厚度变化不大，但热边界层厚度迅
速减小，壁面处温度梯度增大，换热增强；
（4）Gr的大小决定了自然对流的流态，绝大多数
文献推荐用瑞利数
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和常物性、无内热源、不可 压缩牛顿流体平行外掠平板稳态 对流换热的无量纲微分方程组相 比，多一项
表征浮升 力与惯性力之比
数值接近1，表征浮升力与惯性力数量级相 同，自然对流与强迫对流叠加的混合对流换热
纯强迫对流换热， 纯自然对流换热，
5
大空间竖直壁面二维稳态自然对流层流
换热分析结果
适用范围：
适用范围： 定性温度：
，层流。
，湍流。 由 于 tw,x 未 知 ， 需 采 用 试算法。
10
对等壁温和常热流边界条件下的竖直壁面自然 对流换热都适用的平均表面传热系数计算公式：
适用范围：
对于与竖直方向的倾斜角度
壁面的自
然对流换热，公式中的g 改为
。
等壁温或常热流水平长圆柱表面的自然对流换热
重点介绍大空间自然对流换热的浮升力项. 对于不可压缩牛顿流体，密度只是温度的函数， 根据体胀系数的定义
惯性力项 浮升力项 粘性力项 3
引进下列无量纲变量：
动量微分方程：
参考速度
无量纲化
称为格拉晓夫数，表征浮升力与粘性 力相对大小，反映自然对流的强弱。
（6）相似理论的主要内容及其对解决对 流换热问题的指导意义；
（7）单相流体管内强迫对流、外掠壁面、 自然对流换热的特点及其影响因素；
（8）会利用特征数关联式计算上述对流 换热问题。
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3
（3）对于液态金属除外的所有流体，
。随Pr
增大，层流边界层厚度变化不大，但热边界层厚度迅
速减小，壁面处温度梯度增大，换热增强；
（4）Gr的大小决定了自然对流的流态，绝大多数
文献推荐用瑞利数