如何计算努塞尔数

流体力学中常用的无量纲数及其物理意义 本文介绍了流体力学中常用的无量纲数及其应用。努塞尔数(Nu)表征对流换热强度,雷诺数(Re)判断流动状态(层流/湍流),普朗特数(Pr)反映流体热扩散特性,格拉晓夫数(Gr)和瑞利数(Ra)用于自然对流分析,欧拉数(Eu)描述压力变化,马赫数(Ma)衡量压缩性效应,弗劳德数(Fr)分析惯性力与重力关系。这些无量纲数通过归一化物理量,为流体流动和传热现象的研究提供了有效的分析工具,在科学研究和工程设计中具有重要应用价值。 阅读详情
AI摘要

文章探讨了努塞尔数在传热传质基础中的定义,特别是在对流传热研究中的两种不同表述。它解释了努塞尔数可以表示为对流传热与热传导之比,或者总传热与热传导之比。文中给出了垂直与水平热对流中计算努塞尔数的具体公式,并涉及空间平均和时间平均的概念。此外,文章指出在对流情况下,温度梯度的平均值并不一定等于纯热传导情况下的温度梯度。

在传热传质基础一书中,努塞尔数的定义如下,对流(convection)传热与纯热传导(pure conduction)传热之比。
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但是似乎在热对流研究领域,努赛尔数有另一个定义,即总传热与热传导传热之比。
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上面两个式子的差异主要在分子上,即分子是对流传热还是总传热。这个部分我还没想明白,下面主要以第二个公式为例,说明在vertical heat convection 和horizonal heat convection中如何计算系统的努赛尔数。
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文献中给出了具体计算公式:
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注意这里是θ\thetaθ代表无量纲温度。

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Nu=⟨vT−α∂T/∂y⟩V,tαΔT/H, N u=\frac{\langle v T-\alpha \partial T / \partial y\rangle_{V, t}}{\alpha \Delta_T / H}, Nu=αΔT​/H⟨vT−α∂T/∂y⟩V,t​​,
这里的下标V,t代表空间平均和时间平均。上式是有量纲的结果。对其进行无量纲化后,计算公式为:
Nu=RaPr⁡⟨v∗T∗⟩V,t+1 N u=\sqrt{\operatorname{RaPr}}\left\langle v^* T^*\right\rangle_{V, t}+1 Nu=RaPr​⟨v∗T∗⟩V,t​+1
其实这里还有一点不是很理解,就是为什么温度梯度那一项经过平均后除以分母会等于1,如果是pure conduction的话,全场内任意处的温度梯度应该是一致的,因为温度会线性分布,但是现在是对流,全场温度梯度经过平均后会等于pure conduction的情况吗?(这个问题昨天晚上想明白了,在这里补充一下:)
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其实很简单,就是一时脑子转不过来,还是智商不行。。。

如何求取管壁努塞尔数【转载】 摘自《ANSYS FLUENT技术基础与工程应用:流动传热与环境污染控制领域》 如果没有正确设置,所得到的壁面努塞尔数往往与解析解不相符,运用fluent计算壁面的努塞尔数步骤如下: 计算该点所处截面的体平均温度 双击导航栏中Result下方的Report项,将转换到Report任务页面。在Report任务页面下方选取Surface Intergrals项,如下图所示 ... 阅读详情

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ambu1230
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