Задача 2. Конвективный теплообмен при вынужденном продольном обтекании плоской поверхности

Плоская пластина обтекается продольным потоком жидкости (газа) со скоростью . Температура набегающего потока . Задана температура поверхности пластины . Найти:

1. Критическую координату точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный;

2. Толщины динамического и теплового пограничных слоёв на различных расстояниях от передней кромки поверхности;

3. Значения местных коэффициентов теплоотдачи на различных расстояниях от передней кромки пластины;

4. Средние коэффициенты теплоотдачи для участков с различными режимами течения;

5. Построить графики , , .

1. Вычисление критической координаты точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный

Определим теплофизические параметры ТМ при температуре :

Вычислим число Рейнольдса:

Критическое число Рейнольдса:

Т.к. , то режим течения в пограничном слое на конце пластины - турбулентный.

Вычислим координату точки перехода ламинарного течения в пограничном слое в турбулентное:

2. Вычисление толщин динамического и теплового пограничных слоёв на различных расстояниях от передней кромки поверхности

2.1. Расчёт ламинарного режима течения

2.1.1. Вычисление толщин динамического и теплового пограничных слоёв, а также коэффициентов теплоотдачи для различных точек

Для точки вычислим:

Для других точек ламинарного режима течения вычисления производим по этим же формулам, результаты записываем в таблицу.

2.1.2. Вычисление среднего коэффициента теплоотдачи и плотности теплового потока

2.2. Расчёт турбулентного режима течения

2.2.1. Вычисление толщины динамического пограничного слоя, а также коэффициентов теплоотдачи для различных точек

Для точки вычислим:

Для других точек турбулентного режима течения вычисления производим по этим же формулам, результаты записываем в таблицу

2.2.2. Вычисление среднего коэффициента теплоотдачи и плотности теплового потока

2.3. Результаты вычислений

	Ламинарный				Турбулентный
	0.2	0.4	0.6	0.74	1.0	1.2	1.4	1.6	1.8	2.0	2.2
	2.72	5.44	8.16	10.06	13.60	16.31	19.03	21.75	24.47	27.18	29.90
	0.0056	0.008	0.0097	0.0110	0.0348	0.0403	0.0455	0.0507	0.0557	0.0606	0.0654
	0.0011	0.0015	0.0019	0.0021	0.0348	0.0403	0.0455	0.0507	0.0557	0.0606	0.0654
	355.11	502.2	615.06	683.06	4040.37	4674.83	5288.38	5884.6	6466.04	7034.68	7592.04
	179.15	126.68	103.43	93.14	407.67	393.08	381.14	371.1	362.46	354.90	348.20