Теплоотдача при различных тепловых граничных условиях на обтекаемой поверхности

Основные понятия:

Конвекция – макро перемещение среды, когда объемы жидкости переносятся со скоростями много больше, чем скорость диффузии.

Конвективный теплообмен – это совместный перенос теплоты теплопроводностью и конвекцией. Конвекция может иметь место в жидкостях, газах и расплавленных металлах. Различают свободную (естественную) конвекцию – движение жидкости из-за разности плотностей ее нагретых и холодных слоев и вынужденную – под воздействием внешних сил (насоса - для жидкостей, вентилятора или компрессора – для газов.

Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена включают: уравнение сохранения массы (уравнение неразрывности), три уравнения (проекции импульса на 3 координаты), уравнение сохранения тепловой энергии. Всего 5 уравнений. Неизвестными в этих уравнениях являются: , , , , .

Уравнение неразрывности:

,

(9.1)

или

.

(9.2)

Для несжимаемой жидкость и уравнение неразрывности принимает вид:

.

(9.3)

Уравнение движения:

(9.4)

Или в дифференциальной форме:

(9.5)

Здесь слева инерционные силы справа соответственно гравитационные силы; силы давления; силы вязкости.

Уравнение энергии:

(9.6)

В дальнейшем будем рассматривать несжимаемые двухмерные стационарные течения без внутренних источников. Уравнения будут записываться в приближении пограничного слоя.

Уравнение неразрывности

.

(9.7)

Уравнения движения

.

(9.8)

Уравнение энергии:

.

(9.9)