普朗特数

更新时间:2022-08-25 11:51

普朗特数(Pr)是一个流体力学无因次(即无量纲)的标量,以德国力学家路德维希·普朗特的名字命名,它反映了流体中能量和动量迁移过程的相互影响,在热力计算中具有重要的作用。

定义

普朗特数是表示流体中能量和动量迁移过程相互影响的无因次组合数,表明温度边界层和流动边界层的关系,定义为:

μ:动力黏滞系数(单位: Pa*s)

λ:热传导系数(单位: W/(m*K) )

cp:定压比热(制单位: J/(kg*K) )

物理含义

由于普朗特数内含有两个重要的物性———粘度和导热系数,以及平衡物性——定压比热,且作为一个无量纲量,它又反映了能量输运和动量输运过程的相互关系,所以在热力计算中得到了广泛的应用。从热物性的角度看,如果已知动力粘度、导热系数以及定压比热中的任何2个参数,就可以通过普朗特数得到第3个。

人物背景

普朗特作为近代力学的奠基人之一,被誉为空气动力学之父,1875 年 2 月 4 日生于德国慕尼黑附近的弗赖辛。1900年在慕尼黑工业大学机械工程系获弹性力学的博士学位后,他开始转向流体力学的研究。1901年,普朗特受聘汉诺威技术学校 (Technical School in Hannover,现为汉诺威技术大学,Technical University Hannover) 任流体力学教授。 1904 年,他在海德堡举行的国际数学大会上发 表论文《论黏性很小的流体的运动》,提出了著名的 边界层理论,被誉为近代流体力学的里程碑和空气动力学的奠基石。 同年,应哥廷根大学技术物理学院院长克莱因 (Felix Klein) 教授邀请,普朗特从汉诺威大学转到哥廷根大学任副教授,1907年晋升正教授,任技术物理所 (后来的应用力学所) 所长。1925年,Kaiser-Wilhelm 流体动力学研究所创建,普朗特出任该所所长,直至 1946 年退休。退休后,普朗特作为哥廷根大学的荣誉退休教授,继续从事研究工作,1953 年因病去世。

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