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强制对流

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造雪机中风扇带动的强制对流

强制对流forced convection),又称强迫对流受迫对流[1][2],是对流的一种,是指由外力(如风扇、吸力等)驱动的流体运动。强制对流可以有效的交换大量的热量,是一种常见而有效的热交换方式。

应用

一般生活常用到强制对流,像是中央供暖空气调节蒸汽涡轮发动机等。而当一个人冲着食物吹气以降温时,就使用的也是强制对流。工程师在设计或分析热交换器、管流、或是流体流过一片和流体温度不同的平板(像太空船机翼在再进入地球时)等,都会用到强制对流[3]

混合对流

在强制对流的情形下,除非系统是处于失重状态,不然因为重力的存在,总会有若干自然对流的成份。当自然对流的影响无法忽略时,此种对流就会视为是混合对流英语mixed convection

数学分析

当分析可能是混合对流的对流条件时,阿基米德数(Ar)可以分析自然对流和强制对流之间的相对关系。阿基米德数是格拉斯霍夫数雷诺数平方的比值,是浮力和惯性力之间的比值。若Ar >> 1,系统以自然对流为主,若Ar << 1,系统以强制对流为主。

[4]

当自然对流不显著时,强制对流的数学分析就可以有够精准的结果。强制对流的重要参数是佩克莱特数,是移流英语advection及热扩散之间的比例。

其中的V是平均流速、L是特征长度、扩散系数

若佩克莱特数远大于1,系统以移流为主。若佩克莱特数较小,表示扩散相对移流的比例越明显。

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参考资料

  1. ^ forced convection. 术语在线. 全国科学技术名词审定委员会.  (简体中文)
  2. ^ forced convection. 乐词网. 国家教育研究院.  (繁体中文)
  3. ^ Forced Convection Heat Transfer Bahrami, M Simon Fraser University Sept 2015 (PDF). [2024-02-02]. (原始内容存档 (PDF)于2017-09-19). 
  4. ^ Incropera, F. P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 5th Ed.. Wiley. 2001. ISBN 978-0471386506. 

书目