几个无量纲数

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几个无量纲数

2024-07-09 16:11:47| 来源: 网络整理| 查看: 265

Re

大名顶顶的雷诺数,决定流动特性,惯性力与粘性力之比 雷诺数Re (Reynolds number)

Re=ρvL/μ

(ρ、μ为流体密度和动力粘度,v、L为流场的特征速度和特征长度。对外流问题,v、L一般取远前方来流速度和物体主要尺寸,内流问题则取通道内平均流速和通道直径)

雷诺数是惯性力与粘滞力的比值,在粘滞力作用下相似的流动,其粘滞力分布必须相似。二流动的粘滞力作用相似,它们的雷诺数必定相等,反之亦然,这便是粘滞力相似准则,又称雷诺准则。

Pr

普朗特数是流体力学中表征流体流动中动量交换与热交换相对重要性的一个无量纲参数,表明温度边界层和流动边界层的关系,反映流体物理性质对对流传热过程的影响。在考虑传热的粘性流动问题中,流动控制方程(如动量方程和能量方程)中包含着有关传输动量、能量的输运系数,即动力粘性系数μ、热导率k和表征热力学性质的参量定压比热Cp。通常将它们组合成无量纲的普朗特数来表示,简记为Pr。

动量扩散系数与热量扩散厚度之比的一种度量。反映热物性度对对流换热强度的影响。

普朗特数定义为流体运动粘性系数和热扩散率的比值或速度边界层和温度边界层的相对厚度。表明温度边界层和流动边界层的关系,反映流体物理性质对对流传热过程的影响。在不同的流体于不同的温度、压力下,数值是不同的。

当几何尺寸和流速一定时,流体粘度大,流动边界层厚度也大;流体导温系数大,温度传递速度快,温度边界层厚度发展得快,使温度边界层厚度增加。因此,普朗特数的大小可直接用来衡量两种边界层厚度的比值。

普朗特数(Pr数)在不同的流体于不同的温度、压力下,数值是不同的。液体的Pr数随温度有显著变化;而气体的Pr数除临界点附近外,几乎与温度及压力无关。

Ra 瑞利数

http://blog.sina.com.cn/s/blog_a1abf82b0102wkgp.html 在流体力学中,流体的瑞利数(Ra)是与浮力驱动对流(也称为自由对流或自然对流)相关的无量纲数。当某种流体的瑞利数低于临界值时,热量传递的主要形式是热传导;当瑞利数超过临界值时热量传递的主要形式是对流。

瑞利数的定义是:格拉晓夫数和和普朗特数的乘积,其中格拉晓夫数描述了流体的浮力和粘度之间的关系,普朗特数描述了动量扩散系数和热扩散系数之间的关系。因此,瑞利数本身也被视为浮力和粘性力之比与动量和热扩散系数之比的乘积。

Rayleigh number 混合对流中,浮力的影响可通过格拉晓夫数与雷诺数平方之比来判别,即:

当此数值接近或超过1.0时,浮力对流动将有较大影响。相反,若此数较小,浮力的影响可以不予考虑。

在纯粹自然对流中,浮力导致的流动强度可用瑞利数Ra来判定:

若瑞利数小于108 , 浮力驱动的对流为层流;瑞利数为 108~10 区间时,浮力驱动的对流为层流与湍流的过渡阶段。

Gr

格拉晓夫数(Gr)是流体动力学和热传递中的无量纲数,其近似于作用在流体上的浮力与粘性力的比率。 在研究涉及自然对流的情况下经常出现,类似于雷诺数。

Gr=gαv Δtl3/ν3 (g为重力加速度,αv为体积热膨胀系数, Δt为tw和t∞之差,l为特征长度,ν为动粘度)

Grashof number

浮升力与粘性力之比的一种度量。它是描述自然对流的一个准则数。在自然对流中的作用与Re数在强湍对流现象中的作用相当。Gr数的增大,表明浮升力作用的相对增大。它反映了自然对流流动强度对对流换热强度的影响。

格拉晓夫数是流体浮升力与粘滞力的比值,它在自然对流中的作用与雷诺数在强制对流中的作用相当。反映了自然对流流动强度对对流换热强度的影响。

Nu

在流体边界(表面)的热传递中,努赛尔数的物理意义是表示对流换热强烈程度的一个准数, 又表示流体层流底层的导热阻力与对流传热阻力的比,即跨越边界的对流热量与传导热量的比率。

Nusselt number

努塞尔数定义为流体层流底层的导热阻力与对流传热阻力的比,反映对流换热强烈程度的一个特征数。

对正常边界表面来说,对流和传导热流是平行的,在简单的情况下都垂直于平均流体的流动。

“团状流”或层流时,努塞尔数大小接近于1,即对流热量和传导热量大小相似。 湍流的努塞尔数通常在100-1000范围内。努塞尔数较大表明对流更活跃。

特征长度的选择应在边界层的生长方向(或厚度)上;特征长度的一些示例是:(外部)横流(垂直于气缸轴线)的气缸的外径,经受自然对流的垂直板的长度或球体的直径。 对于复杂的形状,长度可以定义为流体的体积除以表面积。

Bi

毕渥数是耦合问题中的一个无量纲的准则数。某些问题中,会和与相接触的流体发生对流传热相耦合。毕渥数用以描述划分这种传热过程所呈现的不同极限情况,以简化问题的求解。

毕渥数是表征固体内部单位导热面积上的导热热阻与单位面积上的换热热阻(即外部热阻)之比。Bi的大小反映了物体在非稳态导热条件下,物体内温度场的分布规律。

定义:表征固体内部单位导热面积上的导热热阻与单位面积上的换热热阻(即外部热阻)之比。

Bi=δh/λ

其中,h为表面传热系数;λ为固体导热系数;δ为特征长度,通常用l表示。对于厚度为2δ平板l=δ,对于圆柱和球l=R。此外有些时候取l=V/A(V即体积,A为换热面积)。

表面传热系数是对流传热基本计算式——牛顿冷却公式(Newton‘s law of cooling)中的比例系数,一般记做h,以前又常称对流换热系数,单位是W/(㎡*K),含义是对流换热速率,在数值上等于单位温度差下单位传热面积的对流传热速率

Bi数提供了一个将固体中的温差与表面和流体之间的温差相比较的量。 如果Bi



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