1、刍议热力学热量转移问题摘 要：温度是标志物体冷热程度的参数。从气体分子运动论的观点来看，温度标志大量分子热运动的剧烈程度。也可以从热力学第零定律出发，用热平衡概念来定义温度。将冷热程度不同的两个系统相互接触，它们之间会发生热量传递。经过足够长时间，它们将达到相同的冷热程度，热传递不再进行。这种情况不随时间变化称为热平衡。热力学第一定律可表述为：当两个热力系统各自与第三个热力系统处于热平衡时，这两个系统彼此之间也处于热平衡。处于热平衡状态的各个系统具有某一宏观共同特性且此特性只是热力状态的函数，标志此宏观共同特性的物理量就称为温度。所以温度的热力学定义是判别各热力系统是否处于热平衡的一个状态参数
2、。 关键词：热力 热量 转移 一、湍流热转移 湍流在发展速度曲线会出现，占据表面附近的空间同时流的中央纤芯是湍流。以解析确定该传热形势下，我们需要像往常一样在温度分布知识中找到答案。至获得此温度分析必须考虑到的影响在湍流漩涡中的热量和动量的转移。我们将使用一个近似分析涉及的热传导和运输的势头在运输流（即粘性效应）在层流穿过流元件的热流量可以被称为雷诺管流来表示。它涉及传热率在管流动的摩擦损失并与实验步骤一起使用时与气体的普朗特数都接近于 1。一个假设在分析中，一个经验公式为紊流摩擦因数高达约雷诺数在光滑管的流动预测传热系数的比那些在实验中观察到略高。在讨论目的中这一点已经表明，人们可以在一个动
3、荡的热传递的关系到达相当简单的解析方式。正如我们所指出的一个严格的开发传热和流体之间的摩擦雷诺类比涉及到超越的考虑我们的讨论和推理这里选择的简单路径的范围是提供用于表示该物理过程的一般性质的目的。为计算方便更正确的关系在平稳用于湍流管式，我们比较研究。 二、高速传热分析 我们以前对边界层传热的分析忽视影响边界层内的粘性耗散。当自由流速度是非常高如高速飞机这些散热效果必须加以考虑。我们开始分析考虑绝热情况下即一个完美的绝缘墙。在这种情况下壁温度可能会比自由温度高，即使没有发生热传递。此高温导致的两种情况：增加流体的温度，因为它被带到其余在板表面上同时将动能流被转化成内部的热能，由于粘性耗散可以起
4、到加热效果，考虑到这一种情况气体的动能被转换成热能量作为气体被带到这个过程是由稳流能量描述方程为一个绝热过程：在实际情况下一个边界层流问题的流体不会带来可逆的粘性作用。基本上是一个热力学不可逆过程感此外并非所有的自由流的动能被转换成热能部分失去热量一部分消耗在粘性的工作形式考虑到在边界层流动系统的不可逆性。 其中实际的绝热壁温度是静态温度自由流。恢复系数可以通过实验确定或者对于某些流系统分析计算可制成。边界层能量方程已经解决了高速流动的情况下，才考虑到粘性发热任期。虽然完整的解决方案是有点乏味，最后的结果是显着简单。对于我们的目的，我们目前只有结果并指出它们如何被应用。一个优秀的高速传热问题的
5、大纲中给出的一份报告和一些典型的边界层温度分布为绝热壁在高速流动。高速传热分析的基本结果是热传输率，通常可以计算出与用于低速不可压缩的同一关系流动时的平均传热系数被重新定义的关系。请注意该绝热壁温度与实际壁温度之间的差用于定义。以使表达式将产生的零热流值当墙是在绝热壁温。对于普朗特数气体附近集结，为经济复苏的因素如下关系已得出：这些回收的因素，可以使用与公式结合，以获得绝热壁温。在高速边界层可能会发生显着的温度梯度并会出现在边界层相应的变化。该如果属性被引入恒定属性传热方程仍然可以使用在参考温度 T 所推荐的埃克特：也可使用热传递和流体摩擦之间的类比当摩擦系数是已知的。总结用于高速关系计算：上
6、标在上面的等式表明性能的评估规定的基准温度。以得到平均传热系数，则上面的表达式必须被集成在板的长度。如果雷诺数落在一个范围内使得必须被使用，该整合不能表示在封闭的形式并且一个数值积分执行必须小心集成对于由于高速热传输问题的基准温度是用于不同层流和边界层的紊流部。这是由于不同的值用于层流和湍流方程所给出的采收率遇到非常高的流速，绝热壁温可能变得如此之高的气体的离解将发生并且将有一个很宽的变化的边界层中的属性。埃克特建议这些问题在焓来定义的传热系数的基础上处理其中是焓在绝热壁条件。同样的关系和以前一样用于计算除了所有属性都恢复因数和传热在参考焓，然后在公式中使用传热系数。当计算焓为在上述关系的使用
7、，总焓必须使用的也就是说离解的化学能以及内部热能必须被包括在内。参考焓方法已被证明是成功的计算的高速传热与优于 10 %的准确度。三、结语 有很大一部分人一直关注流过平板和相关的热转移以及热传输厚度和摩擦系数方程。我们对流换热的描述是不完整的。在这个时候将需要进一步开发，即便如此，我们开始看到一个对于对流问题的解决方案的程序的结构：建立不同情况下的几何形状，现在我们主要局限于流过平板，确定所涉及的流体以及评价流体性质。这通常是在薄膜的温度，建立边界条件即恒温或恒热流；建立流动状态由雷诺数决定和选择适当的方程，考虑到流动状态和任何流体属性限制可能适用的问题，计算对流热传递系数和热传递的值。我们应为所有对流问题给予一般解决办法。 参考文献 1 清华大学工程力学系气流温度动态测量小组，测量高温气流温度的动态热偶法J，清华大学学报，2008。 2王德人编，非线性方程组的解法与最优化方法M，人民教育出版社，2005。 3李大潜等编，有限元素法续讲M，科学出版社，2009。 4张玉民 阮耀钟编 热学，高等教育出版社，2010。
