第4章對流換熱原理4.3對流換熱過程的相似理論1.相似原理與量綱分析對流換熱的研究方法：分析法；比擬法；基于相似理論的實(shí)驗(yàn)方法；數(shù)值計(jì)算方法。對流換熱的主要研究方法：基于相似理論的實(shí)驗(yàn)方法WHY?WHAT?HOW?),(mptlurcfhWHY?為什么要用相似理論？實(shí)驗(yàn)變量多1.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測哪些量?是否所有的物理量都測?2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何整理?整理成什么樣函數(shù)關(guān)系?3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果推廣應(yīng)用的條件是什么?如果實(shí)物實(shí)驗(yàn)無法開展怎么辦?相似理論三大定理WHAT?相似原理研究的基本內(nèi)容:研究相似物理現(xiàn)象之間的關(guān)系相似第一定理：物理量相似的性質(zhì):1.首先，相似必為同類現(xiàn)象。只有同類現(xiàn)象才能談相似問題。同類現(xiàn)象：用相同形式且具有相同內(nèi)容的微分方程式所描述的現(xiàn)象（注意“相似”與“類比”或“比擬”概念的區(qū)別）2.其次，物理現(xiàn)象相似意味著描述該現(xiàn)象的所有有關(guān)物理場相似即在相應(yīng)的時(shí)刻與相應(yīng)的地點(diǎn)上有關(guān)物理量對應(yīng)成比例。3.彼此相似的現(xiàn)象，其對應(yīng)點(diǎn)得同名相似特征數(shù)相等。Q:實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測哪些量,是否所有的物理量都測?A:實(shí)驗(yàn)中只需要測量相似特征數(shù)所包含的各個(gè)物理量.相似第二定律：相似準(zhǔn)則之間的關(guān)系物理現(xiàn)象中的各物理量不是單個(gè)起作用，而是由各個(gè)準(zhǔn)則數(shù)共同起作用，所以方程的解只是由這些準(zhǔn)則數(shù)組成的函數(shù)關(guān)系式，稱準(zhǔn)則關(guān)系式或準(zhǔn)則方程式，如：。Q:實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何整理?整理成什么樣函數(shù)關(guān)系?A:實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按照相似準(zhǔn)則方程式的內(nèi)容進(jìn)行整理,對于對流換熱問題,一般整理成準(zhǔn)則數(shù)的冪函數(shù)形式.Pr)(Re,ufN相似第三定理：判斷物理現(xiàn)象相似的條件:1.同名的已定準(zhǔn)則數(shù)相等；（已定準(zhǔn)則數(shù)已知的物理量構(gòu)成的準(zhǔn)則數(shù)）2.單值條件相似。（初始條件、邊界條件、幾何條件、物理?xiàng)l件）Q:實(shí)驗(yàn)結(jié)果推廣應(yīng)用的條件是什么?如果實(shí)物實(shí)驗(yàn)無法開展怎么辦?A:只要物理現(xiàn)象間滿足相似條件，則實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式（準(zhǔn)則方程）可以推廣；實(shí)物實(shí)驗(yàn)可由滿足相似的模型實(shí)驗(yàn)代替（?；瘜?shí)驗(yàn)）。某一物理現(xiàn)象涉及哪些無量綱準(zhǔn)則數(shù)？它們之間的函數(shù)關(guān)系(準(zhǔn)則數(shù)方程式)如何？相似分析法量綱分析法(1)相似分析法:通過將微分方程各物理量進(jìn)行無量綱化來獲得無量綱相似準(zhǔn)則數(shù)的方法.(2)量綱分析法:通過物理量量綱(單位)的匹配關(guān)系來獲得無量綱相似準(zhǔn)則數(shù)的方法SJTU-OYH；/uuu；/Lxx；/ppp)/()(ttttw；/uvv；/Lyy無量綱參數(shù)特征量主流速度u壓力降p來流溫度t平板溫度tw溫度差t壁面特征長度L用這些無量綱變量去取代方程組中的相應(yīng)變量，可得出無量綱變量組成的方程組。(1)相似分析法:SJTU-OYH；0yvxuLxuuLu0)(yvxuLu；2222yuxuxpyuvxuuLyuuLuuvuLxuuLu