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。

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。

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。

文献中给出了具体计算公式:

注意这里是θ\thetaθ代表无量纲温度。

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:)

其实很简单,就是一时脑子转不过来,还是智商不行。。。

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。
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