第8章流體自由運(yùn)動(dòng)時(shí)的放熱
§8-1自然對(duì)流的相似數(shù)
§7-1？§7-2和§7-5以及§7-7詳細(xì)討論了對(duì)流換熱的物理基礎(chǔ)與相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，指明放熱過(guò)程和流體運(yùn)動(dòng)的狀況直接有關(guān)，并以單相不可壓流體沿幾何形狀最簡(jiǎn)單的平板無(wú)界流動(dòng)為例，揭示邊界層層流和邊界層湍流時(shí)放熱的分析解法(見(jiàn)§7-3和§7-4)？比擬解法(見(jiàn)§7-6)和相似分析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的解法(見(jiàn)§7-8)？應(yīng)當(dāng)看到:流體受迫沿平板層流時(shí)，精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)主要用來(lái)精確檢驗(yàn)理論計(jì)算的結(jié)果;而流體受迫沿平板邊界層湍流時(shí)，可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還是理論賴(lài)以建立和取得進(jìn)展的必要依據(jù)，據(jù)以提供原則性解釋現(xiàn)有測(cè)試數(shù)據(jù)的方法，得到通用的數(shù)據(jù)綜合式，合理內(nèi)插或外推到尚無(wú)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的條件下？迄今為止，湍流放熱仍需借助于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合，原因是:人們對(duì)湍流的質(zhì)量？動(dòng)量和能量的湍流輸運(yùn)機(jī)理還沒(méi)有了解清楚？
本章將在§7-1？§7-2？§7-5和§7-8的基礎(chǔ)上，分析地球引力場(chǎng)的徹體力(體積力)作用影響下的對(duì)流換熱？這主要是指浮升力作用下的自由運(yùn)動(dòng)放熱，但§8-5也將涉及在高速旋轉(zhuǎn)物體的離心力作用下流體密度的變化所引起的自然對(duì)流？?jī)煞N分子量彼此不同的物質(zhì)之間的擴(kuò)散傳質(zhì)，同樣會(huì)由于密度差異而形成自然對(duì)流？除了重力場(chǎng)之外，導(dǎo)電流體在電磁場(chǎng)里還會(huì)受到電磁力作用下的“徹體力”，這將在第16章中作為個(gè)別問(wèn)題處理？
由浮升力產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)，也涉及許多地球物理現(xiàn)象和天體物理現(xiàn)象，如氣象學(xué)界所關(guān)心的自然環(huán)境中大氣對(duì)流穩(wěn)定性問(wèn)題[1]？而一些新技術(shù)裝置，如太陽(yáng)能集熱器等的發(fā)展，促進(jìn)了有限空間即有界自然對(duì)流的深入研究[2]？熱工學(xué)家所關(guān)心的往往是傳熱的增強(qiáng)或者減弱;而地球物理學(xué)家卻更多地著眼于搞清流體的流場(chǎng)和溫度分布，并非局限在固體界面到流體之間的傳熱量問(wèn)題？不過(guò)，物理學(xué)家和熱工學(xué)家相互從學(xué)術(shù)交流中相互得到啟發(fā)，深化了對(duì)自然對(duì)流過(guò)程機(jī)理的了解[3]？