“膜/对流系数计算器”使用经验公式计算对流系数 h。使用经验公式的原因在于:大多数工业问题都过于复杂,无法使用边界层定义计算 h 值。此外,这些公式还可以快速估计对流热传递。
多个无量纲数将用于计算 h,其中包括格拉斯霍夫数 (Gr)、努塞尔数 (Nu)、普朗特数 (Pr)、雷诺数 (Re) 和瑞利数 (Ra)。这些无量纲数的计算取决于在“对流类型”下拉框中选择的选项。强制流体经过外表面时,应使用“外部强迫”选项。强制流体经过部件时,应使用“内部强迫”选项。如果流体是由于温差而生成的(通过作为自然对流的浮力效果),应选择“浮力”选项。
选择对流类型之后,必须在“外流”、“内流”或“自然对流”下拉框中进一步描述流体类型。这些选项大多一目了然,无需解释。[Q] 是指表面由常热流加热的模型。[T] 是指表面保持常温的模型。有关使用的方程,请参考以下页面对流系数计算的理论描述。
根据选择的流体类型,您需要指定多个属性。如果已选择内流或外流,则需要在“常规”选项卡中指定“流动速度”。这并非实际表面的速度(通常假定为 0),而是指接近该表面的流体或特征流动速度。对于内流,用流速率除以横截面面积,可以得出特征流动速度的近似值。如果已选择浮力,则需要指定“环境温度”、“壁面温度”和“浮力重力值”。由于壁面温度通常未知,因此可能需要合理地猜测壁面温度,计算对流系数,运行分析并确认计算的壁面温度是否导致对流系数发生变化。或者,使用温度相关对流系数,并根据不同的壁面温度计算系数范围。然后,分析将一直迭代,直到获得适当的对流系数为止。
流体的材料属性必须在“流体属性”选项卡中指定。有关这些属性的详细信息,请参考“材料属性”部分。
相关尺寸必须在“几何体”选项卡中指定。
输入所有必要信息后,可按“计算膜/对流系数”按钮,查看对流系数。将显示一个对话框窗口,用于报告对流系数(雷诺数、雷诺数和普朗特数)和特征长度。关闭此对话框之后,计算值将显示在“膜/对流系数计算值”和“用户定义的膜/对流系数值”中。可以根据需要更改用户定义的值,例如,将计算结果四舍五入到更少的有效数字。按“确定”按钮之后,用户定义的值将输入“表面对流对象”对话框的“对流系数”字段中。
计算器中输入的所有值均可保存到“表面膜/对流系数数据库”中。有关详细信息,请参见以下页面膜/对流库。