埃克特数

更新时间:2023-07-02 19:04

埃克特数,外文名Eckert number,是一种无因次数。埃克特数(Ec)是连续力学中使用的无量纲数。 它表示流动动能与边界层焓差之间的关系,用于表征散热。它以Ernst R. G. Eckert命名。

介绍

埃克特数(Ec)是连续力学中使用的无量纲数。 它表示流动动能与边界层焓差之间的关系,用于表征散热。它以Ernst R. G. Eckert命名。

它被定义为

u是连续体的局部流速(例如平均流速);

cp是连续体的恒压局部比热;

△T是壁温和局部温度之间的差异;

一般情况下,Ec数对对流传热温度场的影响可以忽略。

流体力学

(1)阿基米德 (2)阿特伍德 (3)拜格诺 (4)比奥 (5)布伦纳

(6)布林克曼 (7)柯西 (8)钱德拉塞卡 (9)丹姆克尔 (10)达西

(11)黛博拉 (12)欧拉 (13)弗劳德 (14)伽利略 (15)格雷茨

(16)格拉斯霍夫 (17)哈根 (18)克努森 (19)拉普拉斯 (20)刘易斯

(21)马赫 (22)马兰戈尼

无因次数群

每个物理量都可用一个因次式表示。在化工中,常常遇到一些由几个物理量组成的,这些群由于其中物理量的因次彼此相消而变成没有因次,称为无因次群如Re,其中管径d、流速u、流体密度ρ、流体黏度μ的因次分别为L,Lτ-1,ML-3,ML-1τ-1(M代表质量),若将它们代入,则彼此可消掉。无因次群的一个重要特点是,群中的各物理量无论用什么单位制表示,只要单位一致,就彼此相消而变成一个没有单位的恒定的纯粹数目,又称无因次数

常见的无因次数群:

sherwood数=传质速率/扩散速率=kl/D

stanton数=传质速率/流速=k/v

schmidt数=动量扩散系数/质量扩散系数=υ/D

lewis数=能量扩散系数/质量扩散系数=α/D

Prandtl数=动量扩散系数/能量扩散系数=υ/α

Reynolds数=惯性力/阻力(流速/动量速率)=lv/υ

Grashof数=浮力/阻力

Peclet数=流速/扩散速率

thiele模数=反应速率/扩散速率

无因次数

无因次数是描述某一物理体系的一个量,它是一个纯数,没有任何物理单位。无因次数一般被定义成一个结果或有单位量的比率,这样就省去了所有单位。

边界层

边界层是高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层,又称流动边界层附面层。这个概念由近代流体力学的奠基人,德国人Ludwig Prandtl于(普朗特)1904年首先提出。从那时起,边界层研究就成为流体力学中的一个重要课题和领域。

如果粘性很小的流体(如水,空气等)在大雷诺数时与物体接触并有相对运动,则靠近物面的薄流体层因受粘性剪应力而使速度减小;紧贴物面的流体粘附在物面上,与物面的相对速度等于零;由物面向上,各层的违度逐渐增加,直到与自由流速相等。L-普朗特把从物面向上的这一流体减速薄层叫作边界层

由物面向外,流体速度迅速增大至当地自由流速度,即对应于理想绕流的速度,

一般与来流速度同量级。因而边界层内速度的法向垂直表面的方向梯度很大,即使流体粘度不大,如空气、水等,粘性力相对于惯性力仍然很大,起着显著作用,因而属粘性流动。而在边界层外,速度梯度很小,粘性力可以忽略,流动可视为无粘或理想流动。在高雷诺数下,边界层很薄,其厚度远小于沿流动方向的长度,根据尺度和速度变化率的量级比较,可将纳维-斯托克斯方程简化为边界层方程。求解高雷诺数绕流问题时,可把流动分为边界层内的粘性流动和边界层外的理想流动两部分,分别迭代求解。边界层有层流湍流、混合流 ,低速(不可压缩)、高速(可压缩)以及二维、三维之分。由于粘性与热传导紧密相关,高速流动中除速度边界层外,还有温度边界层

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