标题 | 高等传热学课件对流换热 |
范文 | 高等传热学课件对流换热 一、概述 湍流模型是半经验、半理论的研究方法,其目的是将湍流的脉动相关项与时均量联系起来,使时均守恒方程封闭。 自1925年Prandtl提出混合长度理论,各国学者对湍流模型进行了大量研究,提出了许多模型。W.C.Regnolds建议按模型中所包含的微分方程数目进行分类,成为目前适用的湍流模型分类方法。 一般将湍流模型分为: z 零方程模型(代数方程模型) z 一方程模型 z 二方程模型 z 多方程模型 研究(Morkovin 莫尔科文)表明:当M<5时,流体的可压缩性对湍流结构不起主导影响,因此我们仅参考不可压缩情况。 根据大量的实验研究结果,湍流边界层对流换热的强弱主要取决在内层区:由相似原理分析得出,Prt近似是一个常数(Prt≈0.9)这样,只要确定了νt,即可容易地得到αt,所以在介绍湍流模型时,只给出νt或t时均量的.关系式。 二、零方程模型(代数方程模型) 零方程模型中不包含微分方程,而用代数关系式将νt与时均量关联起来。Prandtl混合长度理论是最早的代数方程模型。它适用于:充分发展的湍流剪切流边界层内层,y≤0.2δ。对外层区,一些学者研究后仍沿用Prandtl混合长度的模型关系式:但,L=λ δ (3.7.1) 实验常数λ在0.08~0.09之间。 Von Kármán、Deissler、Van Driest、Taylor等人先后提出了更完善的代数方程模型。 (1) Von Kármán模型 Von Kármán假设湍流内各点的脉动相似(局部相似),即各点之间只有长度尺度与空间尺度的差别。对平行流流场,若对某点(y0处)附近的时均速度进行Taylor展开: (a) 若流动相似,则必有尺度L与速度u0(u0=u(y0))使上式无量纲后成为通用分布。 u(y0)y令 Y=; U(Y)= u0L 则有无量纲形式: (b) 若上式是相似的通用速度分布,则式中各系数之比应与位置无关,而是一个常数。则令: 得出: 其中:K (3.7.2) =0.4~0.41。 (2) Deissler模型与Van Driest模型 Deissler与Van Driest均认为,在靠近壁面的粘性底层,脉动并不为零,而是逐渐衰减,只在壁面上才严格为零。建议采用指数函数阻尼因子的形式。 Deissler模型:式中,n=0.124. (3.7.4) |
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