管內(nèi)湍流傳熱的類(lèi)似律

1、管內(nèi)湍流傳熱的類(lèi)似律管內(nèi)湍流傳熱的類(lèi)似律一湍流邊界層的三傳過(guò)程湍流邊界層的三傳過(guò)程在湍流邊界層中，除因?qū)恿髦g相對(duì)位移而引起的摩擦切應(yīng)力之外，還由于流體質(zhì)點(diǎn)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)在層流之間必然要引起的傳遞過(guò)程。以動(dòng)量傳遞為例，這種由于湍流混合而引起的切應(yīng)力稱(chēng)為湍流切應(yīng)力，用表示。因而在湍流中，總切應(yīng)力可表示成)11(???tl???式中層流切應(yīng)力。而湍流切應(yīng)力通常比層流的大好多倍，且其yul?????值的大小與流動(dòng)方向上的脈動(dòng)程度有關(guān)。可以證明，

2、平均湍流切應(yīng)力)21(???vut??式中，和分別為x方向和y方向的脈動(dòng)速度。uv設(shè)想有一個(gè)湍流微團(tuán)位于平面PP上方或下方，到平面的距離為，這些微團(tuán)l在參考面前后運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)了湍流切應(yīng)力效應(yīng)。在處，速度近似為ly?dydulyulyu???)()(在處，速度近似為ly?dydulyulyu???)()(普朗特假定湍流脈動(dòng)量是同上述兩個(gè)量的平均值成正比的，即dydulu?這里的稱(chēng)作普朗特混合長(zhǎng)度。式（12）可以寫(xiě)成l22tMduduuvlE

3、dydy??????????????式中，稱(chēng)為湍流動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)，其數(shù)值僅取決雷諾數(shù)和流動(dòng)的湍流dydulEM2?乏傳熱和傳質(zhì)數(shù)據(jù)時(shí)，只要滿(mǎn)足一定的條件，可以用流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)代替?zhèn)鳠峄騻髻|(zhì)實(shí)驗(yàn)，也可由一已知傳遞過(guò)程的系數(shù)求其它傳遞過(guò)程的系數(shù)。當(dāng)然，由于動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞還存在各自特性，所以類(lèi)比方法具有局限性，一般需滿(mǎn)足以下幾個(gè)條件：（1）物性參數(shù)可視為常數(shù)或取平均值；（2）無(wú)內(nèi)熱源；（3）無(wú)輻射傳熱；（4）無(wú)邊界層分離，無(wú)形體阻力；（5

4、）傳質(zhì)速率很低，速度場(chǎng)不受傳質(zhì)的影響。2動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞的類(lèi)似律動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞的類(lèi)似律（1）雷諾類(lèi)似律1874年，雷諾通過(guò)理論分析，首先提出了類(lèi)似律概念。圖片圖片21雷諾類(lèi)似律模型圖雷諾類(lèi)似律模型圖圖片21所示為雷諾類(lèi)似律的模型圖。雷諾認(rèn)為，當(dāng)湍流流體與壁面間進(jìn)行動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞時(shí)，湍流中心一直延伸到壁面，故雷諾類(lèi)似律為單層模型。設(shè)單位時(shí)間單位面積上，流體與壁面間所交換的質(zhì)量為M，若湍流中心處流體的速度、溫度和濃度分別為u