高等传热学课件对流换热-第3章-0

第三章湍流对流换热理论基础1883年，雷诺发现了流体流动存在层流与湍流两种不同的流动形态。由于湍流流动与换热在自然界和工程技术中的广泛存在，一百多年来，吸引了大量的学者对湍流问题进行研究。对湍流的认识也有了很大程度的提高，但目前仍未达到完全理解的程度。20世纪，有三位杰出的科学家对湍流理论的发展做出了巨大贡献，奠定了近代湍流研究的基础。这三位大师是：z英国的泰勒(G.I.Taylor)。z前苏联的柯尔莫哥洛夫(N.Kolmogorov)。z中国的周培源。¾Taylor是位卓越的物理学家，他认为(1921年)湍流的载体是大大小小的随机涡(Eddy)。他把湍流的动量输运和标量输运称为湍涡粘度和湍涡扩散。¾Kolmogorov是一位杰出的数学家，他认为(1941年)湍流脉动是一种多变量的随机过程。他用量纲分析方法导出了局部各向同性湍流的普适能谱。¾周培源先生是一位应用数学与理论物理大师，他首先导出了(1945年)湍流相关张量的动力学方程，被公认为近代湍流模式理论的奠基人。对湍流研究与认识的现状，决定了湍流理论与层流理论有较大区别。从前面的学习中，可以看出：1).对层流流动与换热的研究，注重于理论分析结果与导出方法，实验数据主要用来验证理论的正确性。2).对湍流流动与换热的研究而言，实验数据是建立理论的基础，理论的作用在于提供一些方法来整理和判断已有数据，以求得通用的综合关系式，并且能合理的外推到无实验数据的情况。因而说：湍流理论还仅是半经验的理论。本章，我们来学习湍流流动及换热的有关基本概念、描述方法、控制方程和常见的湍流计算模型。