Внешнее обтекание тел
Порядок коэффициента теплообмена при ламинарном режиме
x t ~ |
f t |
|
|
|
x |
~ |
f |
(x) |
|
|
|||||||
|
|
|||||||
(x) |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Pr 1 3 |
|
|
|
5x |
|
|||||
Re |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
x ~ |
|
x |
|
|
|
|
||||
x |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
x |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||
x ~ |
f |
|
|
Pr1 3 |
|
|
Re |
||||
x |
|||||
|
|
|
|
|
1 x |
xdx 1 x |
dx |
|
|
2 |
|
2 x |
||||||
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
x |
|||||||||||
|
x |
|
x |
x |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
0 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Внешнее обтекание тел
в безразмерном виде для Re<5.105
Nux 0,332 Re |
0,5 |
Pr |
0,33 |
|
Prf |
0,25 |
|
|
|
||||
|
|
|
Pr |
|
||
|
|
|
|
|
w |
|
|
0,664 |
Re0,5 |
Pr0,33 |
|
Prf |
0,25 |
|
Nu |
|||||||
|
|
|
|||||
Pr |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
w |
||
Сt
поправка на неизотермичность потока
12
Внешнее обтекание тел
Prf
Prw
Число Pr для жидкости при средней температуре жидкости
Число Pr для жидкости при температуре стенки
• |
Учитывает зависимость свойств теплоносителя от температуры |
Сt • |
Указывает направление теплового потока |
1 - изотермичный режим, 2 - нагрев,
3 - охлаждение
Для газов Ct |
Т |
f |
|
0,12 |
|
|
|||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Тw |
|
||
13
Внешнее обтекание тел
Турбулентный режим
Критическое число Рейнольдса Reкр W xкр 5 105
xкр – расстояние от передней кромки пластины, на котором течение в пограничном слое становится турбулентным
. |
Nux 0,0296 Re0,8 Pr0,43 Prf |
Prw 0,25 |
||
|
|
0,037 Re0,8 Pr0,43 Prf |
Prw 0,25 |
|
|
Nu |
|||
14
Внешнее обтекание тел
Смешанное течение
на начальном участке обтекания - ламинарный режим, далее - переход к турбулентному
|
|
|
|
1 |
- чисто турбулентный |
|
|
|
|
2 |
- смешанный режим: |
|
|
f |
|
а) ламинарный |
|
x |
~ |
|
б) переходной |
||
|
|
|
в) турбулентный |
||
( x ) |
|
||||
|
|
|
|
||
15
Обтекание цилиндра
плавное
обтекание
Re<5 |
5<Re<40 |
Re<150 |
Re<4000 |
Отрыв потока, |
|
Вихревая дорожка |
|
образование вихревой |
|
||
Re>4000 |
Кармана |
||
зоны |
|||
|
16
Обтекание цилиндра
W 0 |
W |
0 |
Eкин |
|
|
|
частицы |
|
|
|
преодолевают |
|
рост давления |
|
Eкин 0 |
|
|
частицы |
|
|
начинают |
|
|
двигаться в |
|
|
обратном |
|
|
направлении |
|
1 – погран. слой; 2 – зона отрыва потока |
||
|
17
Изменение коэффициента теплообмена по
периметру цилиндра
турбулентный
Кружилин Г.Н. (род. 1911)
1 - рост толщины пограничного слоя
2 - отрыв пограничного слоя
3 – переход ламинарного
течения в турбулентное
ламинарный
4 – торможение пограничного слоя
5 – омывание кормовой зоны вихрями
Обтекание цилиндра
Nu C Rem Pr1
3
tопр (t f tw) 2 |
Определяющий размер – диаметр цилиндра |
C, m – функции числа Re (по таблице)
в лобовой точке |
угол атаки |
|
Nu 1,04 Re0,5 Pr1
3
900 1 0,54 cos2
19
Обтекание шара
При малых числах |
Re 1 теплообмен шара с окружающей |
||||||||||||||||
Количество тепла, |
|
|
средой определяется лишь |
||||||||||||||
|
|
теплопроводностью |
|
|
|
||||||||||||
отводимое от шара в среду |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
d tпов ; |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d, D – диаметры шара |
||||||
|
Q |
2 |
|
|
|||||||||||||
|
1 |
|
|
|
1 t |
|
|
и слоя вдали от него |
D tcр |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t tпов tcр |
|
|
|
|||
|
|
|
d |
|
D |
|
|
|
|
|
|||||||
Полагая |
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
2 |
|
Nu d |
2 |
|
|
|||||||||
Q 2 d |
t d |
t |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Толщина |
|
|
|
|
|
|
|
D d 2 |
Nu 2 d |
||||||||
пограничного слоя |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Nu 2 0,37 |
Re0,6 Pr0,33 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изотермы в тепловом пограничном слое Re=120 [Eckert, Soehngen, 1952]
Отрыв ламинарного слоя Асимметрия в вертикальном направлении из-за свободной конвекции 21