传热/对流

对流

维基百科有关此主题的更多信息

对流

层流：由低雷诺数决定的平滑、不间断的流动。牛顿流体的雷诺数定义为

$N_{Re}={\frac {Dv\rho }{\mu }}$

其中 D 是特征直径（例如圆柱形管道的直径），v 是流体速度， $\rho$ 是密度， $\mu$ 是（动态）粘度。根据已知信息，还有几种其他写法（基于体积流量、质量流量等）。如果雷诺数小于 2100，则圆柱形管道中的流动为层流。

在管道中的层流中，速度剖面是抛物线的；最大速度出现在中心，而管道壁的速度为零。

湍流：这种流动以随机方向的运动为特征，因此净结果是所有流动都抵消，平均速度在管道中的任何地方都近似恒定。当雷诺数大于 4000 时，就会发生湍流。

过渡区域：在湍流和层流之间 ( $2100<N_{Re}<4000$ )，除了通过经验实验，我们不能说太多关于流动的信息。模式通常不是线性的，但在该区域没有明显的模式。

除了雷诺数 $N_{Re}$ 外，在涉及对流的相关性中，还有几个其他无量纲参数很重要。这些参数包括普朗特数、努塞尔数和格拉晓夫数。普朗特数是材料的三个特性的无量纲组合：热容、粘度和热导率

$N_{Pr}={\frac {C_{p}\mu }{k}}$

由于它是材料特性，因此普朗特数仅取决于材料所处的条件（温度和压力），而不取决于放置它的系统。

努塞尔数告诉我们对流与传导相比的重要性。它的定义是

$N_{Nu}={\frac {hD}{k}}$

与普朗特数相比，努塞尔数涉及传热系数和特征长度，这两个参数都取决于所使用的系统类型，因此该数值必须针对每个系统单独评估才能获得最大精度（或者可以使用类似系统的估计值）。

最后，格拉晓夫数是一个无量纲参数，通常用于模拟自然对流（其中周围流体相对静止，除了非常靠近通过对流获得或损失热量的物体的地方）。该数值定义为

$N_{Gr}={\frac {L^{3}{\rho }^{2}g{\beta }{\Delta }T}{\mu ^{2}}}$

它被用在自然对流建模中，而不是雷诺数，因为周围环境的流速不高，这与强制对流不同。

外部流动是指流过表面的流动。

封闭、空心、物体内部的流动。横截面可以是圆形、矩形或任何形状。

也称为自然对流。源于接触的两种介质之间的温差。