Конвективный теплообмен при вынужденном продольном обтекании плоской поверхности

Плоская пластина м. обтекается продольным потоком жидкости (газа) со скоростью м/с. Температура набегающего потока. Задана температура поверхности пластины. Найти:

• 1. Критическую координату точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный;
• 2. Толщины динамического и теплового пограничных слоёв на различных расстояниях от передней кромки поверхности;
• 3. Значения местных коэффициентов теплоотдачи на различных расстояниях от передней кромки пластины;
• 4. Средние коэффициенты теплоотдачи для участков с различными режимами течения;
• 5. Построить графики, , .

Решение.

1. Вычисление критической координаты точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный.

Определим теплофизические параметры ТМ при температуре :

Вычислим число Рейнольдса:

Критическое число Рейнольдса:

Т.к., то режим течения в пограничном слое на конце пластины — турбулентный.

Вычислим координату точки перехода ламинарного течения в пограничном слое в турбулентное:

2. Вычисление толщин динамического и теплового пограничных слоёв на различных расстояниях от передней кромки поверхности.

Расчёт ламинарного режима течения.

Вычисление толщин динамического и теплового пограничных слоёв, а также коэффициентов теплоотдачи для различных точек.

Для точки вычислим:

Для других точек ламинарного режима течения вычисления производим по этим же формулам, результаты записываем в таблицу.

Вычисление среднего коэффициента теплоотдачи и плотности теплового потока.

Расчёт турбулентного режима течения.

Вычисление толщины динамического пограничного слоя, а также коэффициентов теплоотдачи для различных точек.

Для точки вычислим:

Для других точек турбулентного режима течения вычисления производим по этим же формулам, результаты записываем в таблицу Вычисление среднего коэффициента теплоотдачи и плотности теплового потока:

Табл. 4. Результаты вычислений.

Построение графиков по результатам вычислений.

Рис. 3.

Рис. 4.

Рис. 5.