燃气涡轮发动机的传热和空气系统

第1章对流换热的理论基础

1.1边界层的概念

1.2边界层微分方程组

1.3换热与流阻的类似——雷诺类似（Reynolds analogy）

1.4层流边界层流动和换热的相似解

1.5层流边界层换热的积分方程解

1.6边界层的转捩（transition）

1.7湍流边界层微分方程、湍流应力、湍流热流密度

1.8混合长度（mixing length）理论

1.9湍流边界层的速度和温度分布

1.10湍流边界层的动量积分方程解

1.11湍流边界层的换热

1.12管内湍流流动和换热

1.13粗糙表面的湍流流阻和换热

1.14高速流的换热

1.15变物性对换热的影响

1.16旋转盘表面的摩阻

1.17转盘换热与摩阻的类似，雷诺类似

1.18旋转盘的换热

1.19湍流模型简述

参考文献 2100433B

随着航空发动机性能的提高，传热和冷却技术显得日益重要。本书系统总结了作者多年来的科研教学经验，分析选取其中的精华部分，同时注意吸收国内外重要的理论和方法，系统阐述了燃气涡轮发动机传热、冷却技术和空气系统的知识，反映该领域的研究现况和发展方向。本书主要面向高等院校、科研院所以及相关行业从事燃气涡轮发动机传热和冷却设计和研究的科研工作者、研究生与工程技术人员，同时也可作为相关专业的研究生教材。

影响沸腾传热过程的因素很多，包括液体和蒸气的性质、加热面的表面物理性质和粗糙程度，尤其重要的是液体对表面的润湿性以及操作压力和温度差。在泡核沸腾范围内，温度差越大，传热分系数也越大。加热壁面粗糙和能被液体润湿时，也能使传热分系数增大。据此，将细小金属颗粒沉积于金属板或管上，制成金属多孔表面，可使沸腾传热分系数提高十几倍至几十倍。2100433B

在传热过程中，如果一种流体和固体表面问的传热系数(如α₂)相对另一种流体的表面传热系数(α₁)较小，而且该表面传热系数(α₂)所对应的热阻在传热过程总热阻中是最大的，则此时降低这一最大热阻可明显提高传热过程的传热强度。降低表面对流换热热阻的方法有许多，在表面上加装肋片，使表面成为肋壁，增大流体与壁面的换热面积是减小表面换热热阻的有效手段。

如图2所示，平壁一侧为光壁，另一侧由肋片组成肋壁。设无肋一侧的表面积为A_i，肋壁侧总表面积为A₀，它包括肋面突出部分的面积A₂及肋与肋间的平壁部分的面积A₁两个部分，即A₀=A₁ A₂。肋间壁面与流体的换热量为α₀A₁(t_w0-t₀)，而肋面本身与流体的换热量则为α₀η_fA₂(t_w0-t₀)。此处η_f为肋片效率。在稳态条件下，通过传热过程各环节的热流量Q是一样的。