对流传热的理论基础与工程计算课件CONTENTS•引言•对流传热基本理论•工程计算基础•对流传热计算方法•对流传热强化技术•工程应用案例分析01引言课程背景对流传热是热力学中一个重要的研究领域，广泛应用于工程和科学实践中，如能源、建筑、化工、航空航天等领域。掌握对流传热的基本理论及工程计算方法对于解决实际问题具有重要意义。本课程旨在为学生提供对流传热的基本理论知识和工程计算方法，通过学习，学生将能够掌握对流传热的基本原理、分析方法、计算模型和工程应用，为后续的学习和实际工作打下坚实的基础。课程目标掌握对流传热的基本原理和数学模型，包括传热边界条件、能量平衡方程、传热系数等。熟悉对流传热的各种类型和特点，如自然对流、强制对流、核态沸腾等，并了解相关的工程应用实例。理解对流传热的数值模拟方法和程序实现，包括前处理、求解器和后处理等。掌握对流传热实验的设计和数据分析方法，包括实验原理、实验步骤、数据处理等。02对流传热基本理论对流传热定义对流传热是指热流体与固体壁面之间由于温度差而引起的热量传递过程。对流传热可分为自然对流和强制对流两种形式。在自然对流中，热流体的运动是由密度梯度引起的；而在强制对流中，热流体的运动是由外部机械能输入而产生的。对流传热分类根据流动介质的不同，对流传热可分为液体对流传热和气体对流传热。对流传热通常分为热传导、热对流和热辐射三种传热方式，其中热对流是指流体中质点发生宏观位移时引起的热量传递过程。在液体对流传热中，常见的流动形式有层流和湍流；而在气体对流传热中，流动形式通常为湍流。对流传热原理其中q为传热量，α为表面传热系数，A为传热面积，ΔT为温度差。对流传热原理基于牛顿冷却定律，即q=αAΔT。表面传热系数与流体的物理性质、流动状态、换热条件等因素有关，需要通过实验测定。03工程计算基础数学模型模型分类根据不同的传热条件和问题，传热模型可分为稳态和瞬态、一维和多维等类型。建立模型为了简化复杂的传热问题，需要建立数学模型，该模型基于物理现象的简化描述和相关数学公式的应用。模型参数模型中包含各种参数，如热导率、对流换热系数等，这些参数需要根据实际测量或经验公式进行确定。传热系数影响因子工程应用定义传热系数是指单位时间内，单位面积上传递的热量，它反映了材料或结构的传热性能。影响传热系数的因素包括温度差、材料性质、热流方向等。在工程中，传热系数是进行传热分析和计算的关键参数，根据不同的情况，需采用不同的计算方法来确定。热阻定义1热阻是指单位时间内，单位面积上传递的热流量与两侧温差之比，它反映了阻止热量传递的能力。组成热阻由接触热阻、导热热阻和辐射热阻三部分组23成。工程应用在工程中，热阻是进行热分析的重要概念，通过计算总热阻，可以评估热量传递的难易程度，从而优化传热过程。04对流传热计算方法边界条件法定义边界条件建立传热方程解方程求温度分布对流传热过程的边界条件包括温度、热流密度、换热系数等，需要根据实际情况进行设定。根据传热学基本原理，建立描述对流传热过程的数学方程，包括能量平衡方程、热传导方程和流体动力学方程等。通过求解传热方程，可以得到物体内部的温度分布，进而求得对流传热过程的热交换量。数值模拟法离散化将连续的物理问题离散化，将连续的时间和空间划分为一系列离散的网格点。建立模型根据物理方程和边界条件，建立描述对流传热过程的数学模型，包括能量平衡方程、动量平衡方程和传热方程等。迭代求解通过迭代计算，求解每个时间步长下的物理量分布，进而得到整个对流传热过程的模拟结果。实验法实验设备根据对流传热的特点，设计实验设备，包括加热装置、冷却装置、测量仪表等。数据采集在实验过程中，采集相关数据，包括温度、压力、流量等。结果分析根据采集的数据，进行结果分析，包括数据处理、误差分析、结果修正等。05对流传热强化技术扰流强化定义扰流强化是通过改变边界层的流动状态，提高传热效率。方法采用螺旋形、锯齿形、波纹形等表面结构，使流体在流动过程中不断改变方向和速度。效果通过扰流强化，可以增强传热效果，提高...
