湍流动能简介

有分量湍流动能和湍流总动能之分。湍流总动能随时间的变化体现湍流动能的净收支，是衡量湍流发展或衰退的指标。湍流扩散方差与分量湍流能量呈正比，是衡量湍流混合能力的重要指标。

湍流动能（TurbulenceKinetic Energy)是湍流模型中最常见的物理量（k）之一。

可以利用湍流强度估算湍流动能，其计算公式为：

式中：U—平均速度，I—湍流强度

湍流切应力是与湍流动量输送相伴随的表现应力，是由湍流强度涨落引起的。以u’，v’，w’分别表示直角坐标三个方向的湍流速度，各湍流速度分量乘积的平均值再乘上空气密度ρ就是对应方向的湍流动量通量。例如 表示u’方向的动量在w’方向的输送通量，根据牛顿第二定律也就是对u’方向的流动所施加的湍流应力。湍流应切力既代表了湍流动量输送，同时产生应切力作功使湍流从平均运动源源不断地取得动能，对湍流动能的基本特征起着决定性的作用。2100433B

板式换热器的传热系数较高，但压降较大。本课题拟采用不同波形参数的复合板片构建复合流道，对其内部复杂流型及强化传热机理进行研究。运用大涡模拟方法数值预测复合流道内部的湍流与传热过程；采用PIV/LIF方法同时测量复合流道中温度和速度分布。对比速度、温度、压力的数值结果与实验测量值。对理论模型进行验证与改进；综合理论研究与实验结果，分析不同复合板片组合条件下，动量边界层、热边界层、湍流动能与耗散等特征。总结其对强化传热性能的影响规律，构建具备和平均Nu数、摩擦因子与上述参数的定量关联式。通过对板式换热器复合流道强化传热机理的揭示，期望在提高板式换热器传热系数的同时，有效控制压降，以获得较好的综合强化传热性能。本课题对指导板式换热器的优化设计、促进流程工业的节能技术升级具有一定的学术价值与实际意义。