对流换热的物理机制及其控制_速度场与热流场的协同_过增元
重庆城市管理职业学院-廉政手抄报
科
考
五
叙
第
4
5
卷
第19
期
2000
年
10
月
简
:
手及
对
流
换热
的
物
理
机制
及
其
控制
速
度场
与
热
流
场
的
协
同
过
增
元
(
清华
大
学
工
程力学系北京
1
0
0
0
8
4
E
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l
:
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g
z
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s
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gh
ua
·
e
d
u
cn
)
摘要
从能量
方
程
出
发
重新审
视
了
对
流换热的物
理
机
制
把
对
流换热
比
拟
为
有
内
热源的
导
热热
源
强
度
不
仅
取
决
于
流体的速
度<
br>和流体的物
性
以
强
化换热
而
且
取
决
于
流速
与
热流矢量的协
同
流
动
的
存
在
可
甚
至
能减
弱
换热这
不
仅<
br>可
以
对
现
有对
流换热现象
有
更
深<
br>入
的
理
解
而
且
可
发
展
一<
br>系列
对
流换热控制的新方
法
举
出
了
传
热
强
化和
保
温
等
应
用
方
面的
实
例
也
可
以
并
无
实质
贡献
关键
词对
流
换
热速度场
与热流
场的
协同
,
源强化
对
流
换
热
是
热
量
传递
基
本
方式
之
一
它的物
理
机
制
通常
认
为
是
有流
体
运
动
情况下的
热
量
’
传递
问
题
由
于流
体
运
动能
携
带热
量
所
以
对
流换
热
的
传
热能力要
比
纯
导
热方
式
强
得多
[
2
]
由
于
对
流换
热在
各
个
工
程领
域中有广
泛
的应
用
去
通常
先
把
对
流
换
热<
br>分类
为内流
外流
、
因
此对
它的
研究
已
相
当深
人
和
详
细
、
然而
过
受迫
对
流
自然
对
流层流
湍流
以
及
某些特殊
流
动
如
、
旋
转流
为
、
冲击
流
等
r
和
)
尸<
br>;
然
后
对
它
们分别进行
研
究
无论是理论
分
析
h
3,
的
函
数
1
实
验
研
究或
数值
计
算都
把
注
意
力
集
中在
讨
论
和
求得对
流
换
热<
br>系
数
R
。
(
或
G
4
和
反<
br>映
对
流
换
热
强
度
的
无
量纲
数
、
uN
后
者通
常
被表
示
、、<
br>]
:
从
已
有
的
表
达式
可
以
清
楚地
看
到
对
流
换
热
系
数
除
了
与
流动方
式
和
流动
状
态有
关
外还
取
决
于
流动
速
度
,
流
体
的
性
质
(
导
热
系
数
、
赫
性
系
数
密度
比
热
等
)本
文
从对
流
换
热
的
能量
方
程
出
发
重
新
审
视
对
流换热
的
物理机
制
现
象
的
控
制
从
场的角度
讨
论传
热
从
而能
发展
出
一些控制
对流
换
热
强
度
的
新
方
法
1[<
br>对
流
比
拟
为
有内热源
的
导热
和源强
化
概
念
5
以
二
维层流
边
界层
通道流
为
例
其
能
量方
程
为<
br>a
T
a
T
十
`
cP
`
p
“
(
丽可
{
可
(
可
T
、
a
一
r
a
T
北
(
l
)
、
其
中
p
与和
k
分
别
是
流
体
的
密度
、
比
热
和
导热系
数
;
是
温
度
;u
和
是
速度
有内热
源
奋
的
导
热方
程
为
a
一
q
=
二
一
r
!
a
T
二
了
一
k
即
又
dy)
中的
对
流项
比
拟
为内热源
如果把对
流
换热
能
量方
程
(l
的导
热
问
题
来
处理
流
(
2
)
就
可
把对
流问
题
比
拟为有内
热
源
由于我
们
最关
心的
是壁
面
处
的
热所不同
的
是此热
源
是
流场
的
函
数
而
已
所
以
对方
程两
边
积
分
有
阵
`
“
对
于
Z
D
x办
)又
d
边界
层
流成
是
热边界层
厚
度
;
对
于
通道
流
!
0
cP
引
`
r
“
二
打
一
丁
+
v
打
、
一
二
了
}
ay
二
R
一
二
一
左
二
万
}打
l
y
l
d
、
(
3
)
3)
式表明热
源项
在
积
分
域
是
通道半径
(
内
的总和
(
即源总强
度
)
就
等
于
壁
面
热流密
度
2118
也就
是
说
只
要
设
法
提高
总源强
度就能
强
化传
热
简报
反
之
则
可
削
弱
换热
第
4
5
卷第
1。
期
20
00
年
10
月
科
考
五
叙
这称之
为源强
化
的
概念对
于
流
体
加
热
固
壁
热
源的
存
在
使换
热
强
化热<
br>汇
的
存
在
使换
热减
弱
一
般情
况下
的
而
当
流
体冷
却
固
壁时则
相
反
3
D
对
流
换
热能量方程则为
厂
u
产
}
`
a
T
二
万
一
a
T
一
++
v二
二
a
T
w
二
万<
br>一
n
、
)又
dx
办
“
之
}
=充
`
a
Z
T
,
a
Z
T
a
Z
T
}
二,了
+
:
一
xd
贬
办
一
,
二
+
二
二
下
一一
d
z
、
)
+
}
q
(
4
)
方程两边积
分
得
阵
「
`
打
p
“
!<
br>可
以
看
到
*
。
}
cP
L
、
}
二
丁
十
以
“
打
丁
哪
+
w
打
、
r
护
T
护
川
一
不
丁
l川万
丁
+
百
飞
,
一
l
`u
q
〕
打
}
二
一
此
一
又ax
一
oz
少
」
y
}
d
互万
}
w
妙
l
阴
有
3
种
类
型的
热
源
:
一种
是
流
体
中
的
真实热
源全
如放热
化
学
反
应
或
电弧等
离子
体
中
的
欧
姆
加热
等液
滴
的
蒸
发
则为热汇
;
另
一
种
是<
br>上面
已
提
到的由流
体
流
动
引
起的
当
量
热
源
;
最
后
是
流体
中多维导热引
起
的
当
量
热
源
热壁面
时
对
流
换热
系
数
增
高
很
多
用
源
强
化
的
概
念就
能解释为
什
么
放热
反
应
流
体
加
,
空
冷器中
向空
气中
喷水
能
强
化
换
热而
当
流
体轴向
导
热不
能
忽略时
通
道流的<
br>换热
系
数
就
会降
低
等
现
象
2]
速
度
场与
热
流
场
的
配合
和协
同
6[
3
)
式改
写
为矢量
形
式<
br>:
把
(
广
引
入无
因
次
变量
U
一
一
“
Pc
。
.(U
二
V
T<
br>,
勿
一
t
刽
y
,
,
_
、<
br>(
6
)
呱
一
U
V
一
T
,<
br>一
(
凡
下
Tw
)
占
万
’<
br>一
夕
’
W
(
7
)
获得无
因
次
的
关
系式
:
uN
其
中
为
二一
R
·
二
尸
r
工
(
厅
v于
)
。
·
(
8
)
ra
n
鲡<
br>x
R
e
,
和
p
r
分
别
表<
br>示
N
uss
e
l
t
数
、
R
e
y
no
ld
s
数
和
eo
s
pd
t
l
数
:
矢量点积项厅
·
V
厂可
表
达
J
军
于
一
厅
v
厂
为
热
流
与速度
矢
量
的
夹角
其
中
月<
br>)
和
(8
)
式可
以
看
到
从
(6
!{
}
}
、
刀
(
9
)
改变流
速
、
温
差
流
体
物
性
或者
改
变
R
。
数
和
尸
;
数
就
可
以
控
制对
流
换
热
的强
度
这
是为大
家所熟悉
的
然
而
)
和
(8)
式中
的
矢量点积项
还可
以
看
到
从<
br>(
6
速
度
矢量与
温度
梯
度
着
重要
的
作
用
达
到
其
最大
值
或<
br>者
说
速度矢量与热流
矢量
的
夹角
口
对热源的
大小
9
即
对流
换热
的
强
度起当
它
们
的夹
角
刀小
于
0
时
月
愈小则
对
流
换
热
系
数愈大
当
月<
br>=
o0时可
8
)
式还
可
以
导
出从
(
s
·
才
一
丝
生
R
e,
一
,
一
P
r
刃
r
(
厅v
于
)
万
,
一
f
(
R
e,
尸
r
)
<
`
·
(
10
)<
br>t
即
tS
an
o
n
数
刚
好
等
于
无
因
次源
项的
积分此
积
分
是
R
。
数
和
尸
数
的
函
数
一
般情况
下
:
I
<
1
所
2119
科
考
五
叙
第
45
卷
第
9期年
000
月
0
简报
以
说
对
流
换
热
的强
度不
仅取
决
于流
速
、
温
差
和
流
体
物
性
还
取决
于
速度场与热
流
场
的相互
3
配
合
从
矢量看 这
是速
度
和
热
流
矢量两
个场
的
协
同
从
标
量看则有
只
有当
它
们
的< br>值
同时
大
时
个
:
速
度绝
对值
、
热
流
绝
对
值
和
两
者
夹
角
的
余
弦
值
为
零则
)
式
的值
明
显增大
才
能
使
(
9
如
果 设
想在
对
流
换
热
整
个
区
域
内
速
度与
热
流
均匀并能
够
处处同向
S< br>t
=
即
它
们
的夹
角
处处
l
即
uN
这
说
明
二
=
R
e
x
P
r
(
1
1
)
尽
管
流
场
和
温
度场
(
热流场
)
是
相
互
祸
合
的
如
果
能
把
它
们
调
正 控
制
到理想
状
态
,
即
刀
S
数可
达
到
其
最大
值
处
处
为
零< br>时
t
uN
可
以
与
R
e
尸
:
的一
次方成
正
比
它的
换热
强
度大大
高
于
通
常
情况
3
对
流
换
热物
理
机
制
的
新
认
识
如前所述通
常
认
为
流
体
流
动
能帮
助
输运
能量
,
所
以
对
流
换
热
方式
的热量
传递
能力
总
是
、
强于导
热
方式
的
热量
传递
能力
现
在则
从
源强
化
概
念
,
速度
场与
热
流
场
配< br>合
和
协
同
的
概念
出
发来
讨
论
对
流
换
热
的
物
理
机
制
(
)I
Tc
先
以
两
个特殊
的
情况
为
例
如
图流
体
通
过两
无
限
大平行 平板
间的
对
流
换
热
1
所
示
,上
下平
板
温度
分
别
为
几
和
进
口
流
体
温度为
fT几
>
兀
>
cT
流
体
物
性
不随温度变
化设进
口
流
体
速度剖
面
已
充
分
发
展
即
速度< br>和
速
度
剖
面
沿流动
方
向
不
再
发生变化
;
图
一
·
通道中
的流
体
与
上
下
平
板
以
对
流
换
热
方式进
行
热量
交换
门
口
门
口
T
罕
于
l
其
能量
方
程
为
p
沐
(
U
两
无
限
大
平
板
间
对
流
换热
示意
图
v
了
)
两边
积
分
令
刽
托
r
J
令
令
.d
(
12
)
得
p
扣
…
、
,
办
一
a
T
{
_
·
)
、
、
_
当管道
足
够
长温度剖面达
充
分
发展
_
送< br>盯
下
d
X
=
U
且
寺温线
与流线无< br>全
亘台
一
、
_
、
一
、
_
`
_
_
_
_
速
度天量
与
温
度梯度< br>(
热
流
)
相
垂直所
以
。
三
。。
v
:
三
。、
f
J
立
丙
“一
0
鲤
即
_
。。ns
t
(
1
3
)
即
在两平板之
间
流
体
的
温
度
分
布是
线性
的
个
例子表
明
:
尽< br>管有
很
强
的
对
流流动
它和
无
热源导
热
问
题
中
的
温度
分
布
完
全
一
样
这
,
由于
流
体
沿
等
温线
运动
所
以
它
对
热量
传递无任何贡
献
、
其
行为与纯导热相同
可
见
对
流
换
热
的
特
性
与
流
场
与热
流
场
的
配
合
有
很大
关
系
不
仅取决
于
温
差
流动
速
度
和
流
体
物性
而且还
2
120
简
手及
第4
5
卷
第
1
9
期
2
000
年
1
0
月
拼
考
连
叙
(
n
)
流
体
垂直
穿
过
两
平行
多
孔
板
时的
换
热如
图
2
所示
多孔
平
板
l
和
2
分
别保持
日.
J
T
温度
为
cT
和
几
几
>
c
流
体
垂直流
过多孔
板
设
在
板处
流
体
的
温度
与板
温
相
同
体
的能
量方
程<
br>为
两
板
间
流
尸
一
李
ya
(
。
vw
:
:
)
=
-
孚
上
琴
U
VI
C
一
(
、F
{
即
UV
“
乙
(
1
4
)<
br>
{
】
T0)
边界条件
(几
(T)L
N
:
cT
通
过
积
分
可
求
图
Re
尸
r
2
得
多
孔
板
壁面
处<
br>的
e
s
s
u
tl
数
为
刀
倪
=
流
体
垂直
穿过两多孔
板
时的
换热
示
意
图
l
一
ex
>
P
(
一R
e
P
r
)
(
15
)
对
于<
br>板
l
wV
>
0
相当
于
抽
吸
R
e
尸
:
>
0
>
)
式
可
以
看
到
从
(
1
5
当
R
e
尸
;
3
时
Nu
u
叶
R
N
1
e
尸
r
这
表
明
R
e
尸
:
足
够
大时
板
l
的
换热能力
能
)
式
预
示
的
最
大
值
达
到
(
1
1
N
e
tl
数
确实能与
s
s
u
Re
尸
:
的
一
次方成
正
比
其原
因
就在
于
在
整
个场
,
中
速
度
与
热流矢
量
处
处
平
行
和
同向这
个特
殊
例子
从
另
一
个
侧
面
表
明
场
与
热流
场
的
配
合
和
协
同就能大大
提高对
流
换
热
性
能的
潜
力
只
要
很
好
地
组
织速度
对
于
板
2
wV
3
<
O
相
当
于
喷
吹
一
R
e
,
尸
;
>
O
uN
尸
:
<
1
也
就
是
说
流
体
的
流
动不
但
不
能增强
热
量
传
递
相
反阻
碍
热量
传
递
因
此
uN
<
1
即
比
纯
导
热
的
情
况还差
一
R
e
当
一
R<
br>e
尸
:
>
时
uN
*
3
0
这
意味着
当
足
够
大
时
壁面
热
流
很<
br>小
即
流动还
可
以
起
绝
热
保
温
的
作
用
的导热
问
题
从
以
上两<
br>个例
子
和
种
特殊情况
可
以
清楚地看
到
对
流
换
热
的
物
理机
制
确实是<
br>有内热
源
热
源
强度
决
定
了
对
流
换热
的
强
度
它
不
仅与温差
、
流动
强
度
、
物性
大小有
关
更
或
重
要
的
是
还与
速
度
与
热流矢量
的<
br>夹角
有
关
取决
于源
项
的
符
号
流
体
的流
动
可
以
增强
换
热
者<
br>对热量
传
递
完
全无
贡
献
也
可
以
减
弱
热
量
传
递
(
流
体
对
壁
面
加热时
使换
热减
弱
;
流
体
冷
却
壁面时
4
热
源
使
换热
强<
br>化
热
汇
热
汇
使
传
热强
化
热
源
使换
热减
弱
)
应
用
源强
化概念
和
流场与热流
场协
同概
念
的
应
用有两
个<
br>方
面一
方
面
是
对
现有
对
流
换
热现
象
从
新
的
角度有
更深入
的
理
解
(
I
)(
1
)
众
所
周知更
重要
的
方
面则
是
能
发展
一系
列的
新
的
传
热控
制方
法
对
于
充
分
发
展
的圆
管
层流流动
q
=
对<
br>于
等
壁
温
边
界条件
uN
T
=
3
6
而
对
于
等
热
流
边
界条件<
br>数
值计
算表
明
近
)sl
uN
4
63
而为
什
么
uN
q
>
uN
T
则没有
给
予物
理
上
的
解
释
通
过分析和
正
是
由
于
等
热流
边界条件
下流速与热
流的
夹角
更
小一
些
(
特别是
在
壁面
附
“
〕
从
而
使
其换
热
强
度增加
(
1
)
滞止
点
和
射
流
冲击
的
换
热系
数高
于
平
板
边界
层
的
换
热
究其
原
因
亦是
由
于
在
滞
止点附近流
速
与热
流
夹角
较
小
流边
界
层壁
面
有抽
吸时
数
值计
算
也
证
实
了
这一点
’
)
(
i<
br>)
对
其
边界
层
减薄所
以
换
热增加有
喷
注时
其
边界
层增
厚换
热则减
弱
分
析
计
算
表
明
壁面有抽
吸
时
)l
对
流
换
热强度增
加的
内在原
因
是
速
度与热
流的
夹角减小
博
士
学位
论文李
德
玉回
流和
冲
击射
流流
动中
流
动
过
程
和
热过
程
相
互作
用的
研究
北京
:
清
华
大
学工
程
力学系
2
1
2<
br>1
拼
考
五
叙
第
45
卷
第
19
期
2000
年
10
月
简
手
及
源项增加
(
n
)
从
(6)
和
8()
式
可
以
看到
化换热
或者
用于
绝热
保
温
,
改
变
速
度与
热
流<
br>的
夹角就可
以
控制对
流
换
热
的
强<
br>度用
于
强
8
」
7,
用
此方法
进行换热
强
化
时与
已
有
的
换
热强
化
技
术
1
相
比
其优
,
点是
附<
br>加
阻
力
损失
很
小
更易
于
工程应用
有
对
于
充分
发
展
通道流
3
种
途
径
可
以
控制
夹
角
尽
(
i)
,
改变
热
边
界
条
件
护
b<
br>如
改
变壁
温或
热流
边界
条件
)0
即
可
使
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uN
>
43
6
.
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一
>
)0
也
可
使
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6
(
q
二
一
护
b
<
(
)
i
改
变
速
度边
界条件
N
ah
。
’
)
采
用
水
为
工
作介
质通过多孔介质流R
ey
向加热
板
然
后侧向流
出
,
实<
br>验
测
得
的
=
数
和
件
度
5<
br>尸
;
数
的
乘
积
即
uN
R
e
尸
r
,
d
数
范
围
内
确实
是
正
比于
R
o
l
s
n
e
l
)
运用
外
部
条
其换
热强度
比
其
他
对
流
换
热
方
式要高
得
多
(i
s
s
l
u
et
数
在较小
[l
借
用
特殊
设计
的
插人
物
以
改
善
流
场
与热流
场
的
配
合
9
,
计
算
和
实验表
明
在同
等
功耗
条
件
下
传
热
可
以
有
明
显
的
强
化与此
相反如能
使速
度与
热
流
垂直则对
流
换
热强度
可
减
小
到
最
小
程’“
张朝
民
「〕
用
旋
转流叠加
在
自然
对
流
之
上
从
而
使
对
流
换
热
退
化为纯
导
热
结
论
(
)I对
流
换热
的物
理机制是
:
对
流
换热
是
有
内热
源的导热
问
题
热
源
项
的
大
小
决
定
了对
、
流
换热<
br>的强
度
源
项
的
大小
不
仅取
决
于
温
差流
体
的
速度
和
流
体
的<
br>物性
还
取
决
于
速度场
与
热
流
场协
同
的
程
度
以
强
化换
热
(<
br>n
)
流
体
的流
动
并
不
总
是
能
提高
热
量传递
能力
这取
决
于源
项夹角
余
弦的
符
号它既
可
也
可
以
减
弱
换
热系
数
因
此改
变
和
控制流
速
与热流
的
协
同就
可
以
控制对<
br>流换
热
的
强度
(
1
)
源
强
化
和
速
度
场与
热流场
的
协
同预示
了
对
流
换
热
的
极
限
情
况上
限
是
速
度与热
流处
0.
处平行
致
谢uN
=
R
e
尸
;r
协
同
最
差
时
即
其
下限
是速
度与热流处处
垂直
G
,<
br>uN
=
本
工
作
为
国
家
重
点
基
础
研
究
发
展
规
划
项
目
(
批
准
号
:
00022
63
.)
参
:
埃
克
特
传
热与传
质
分
析北京
科
学出
版社
考
文
献
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