17-08-2020, 08:30 PM
در این معادله خواص سیال عبارتند از:![[تصویر: 8.jpg]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2018/07/8.jpg)
لایه مرزی حرارتی
مشابه با لایه‌مرزی سرعت، لایه‌مرزی حرارتی نیز زمانی به وجود می‌آید که سیالی رو یک سطح جریان یابد. در این حالت ضخامت این لایه را با δt نشان می‌دهند.
![[تصویر: thermal-boundary-layer.jpg]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2018/07/thermal-boundary-layer.jpg)
ضخامت نسبی لایه‌مرزی سرعت و حرارت توسط عدد پرانتل توصیف می‌شود. برای نمونه، موادی هم‌چون فلزات مایع از عدد پرانتل پایینی برخوردار هستند.
جریان روی سطح تخت
ضرایب انتقال حرارت و اصطکاک را می‌توان با حل معادلات پایستگی جرم، مومنتوم و انرژی بدست آورد. هم‌چنین این مشخصات را می‌توان به صورت آزمایشگاهی تعیین کرد. عدد ناسلت به صورت زیر تعریف می‌شود.
![[تصویر: nusselt.jpg]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2018/07/nusselt.jpg)
در این معادله C، m و n ثابت هستند و L به عنوان طول صفحه در نظر گرفته می‌شود. خواص سیال در دمایی تحت عنوان «دمای فیلم» در نظر گرفته می‌شوند. در واقع این دما برابر با میانگین دمای سیال و محیط است.
![[تصویر: 10.jpg]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2018/07/10.jpg)
جریان لایه‌ای
ضریب اصطکاک و ناسلت محلی در حالتی که جریان سیالی روی یک صفحه با دمای یکنواخت جریان می‌یابد، به صورت زیر در نظر گرفته می‌شود. با این فرض که رینلدز بحرانی برابر با 500000 باشد، می‌توان طول بحرانی (xcr) را با استفاده از رابطه زیر محاسبه کرد.
![[تصویر: 12.jpg]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2018/07/12.jpg)
جریان توربولانس
ضریب اصطکاک و ناسلت محلی در مکان x، برای سیالی که روی یک سطح جریان دارد، با استفاده از رابطه زیر محاسبه می‌شود.
![[تصویر: 13.jpg]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2018/07/13.jpg)
بنابراین مقادیر میانگین ناسلت و ضریب اصطکاک در مکان x به صورت زیر بدست می‌آیند.
![[تصویر: a.jpg]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2018/07/a.jpg)
لایه‌مرزی جریان لایه‌ای و توربولانس
فرض کنید سیالی روی یک صفحه جریان دارد. تصور کنید طول صفحه انقدر باشد که سیال از حالت لایه‌ای به توربولانس[url=https://blog.faradars.org/%D8%AC%D8%B1%DB%8C%D8%A7%D9%86-%D8%AA%D9%88%D8%B1%D8%A8%D9%88%D9%84%D8%A7%D9%86%D8%B3/][/url] تبدیل شود؛ در این حالت ضریب اصطکاک و ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین را می‌توان به صورت زیر محاسبه کرد:
![[تصویر: 15.jpg]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2018/07/15.jpg)
با فرض این که مقدار بحرانی رینلدز برابر با 500000 باشد، عدد ناسلت و ضریب اصطکاک میانگین، به صورت زیر محاسبه می‌شوند.
![[تصویر: nusselt-2.jpg]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2018/07/nusselt-2.jpg)
معادلات بالا با این فرض حاصل شده که دمای صفحه یکنواخت باشد. با این حال در اکثر مواردی که دما متغیر باشد نیز می‌توانند کاربرد داشته باشند.
مثال 1
روغن موتور در دمای 60 درجه، روی یه سطح به طول 5 متر، دمای 20 درجه و با سرعت 2m/s جریان می‌یابد. (مطابق با شکل زیر)
![[تصویر: oil-over-flat.jpg]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2018/07/oil-over-flat.jpg)
با فرض اینکه رینلدز بحرانی برابر با 500000 در نظر گرفته شود خواص روغن مفروض در دمای فیلم برابر هستند با:
![[تصویر: propertices.jpg]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2018/07/propertices.jpg)
از طرفی عدد رینلدز برای یک صفحه تخت به صورت زیر محاسبه می‌شود:
![[تصویر: Re.jpg]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2018/07/Re.jpg)
لایه مرزی حرارتی
مشابه با لایه‌مرزی سرعت، لایه‌مرزی حرارتی نیز زمانی به وجود می‌آید که سیالی رو یک سطح جریان یابد. در این حالت ضخامت این لایه را با δt نشان می‌دهند.
ضخامت نسبی لایه‌مرزی سرعت و حرارت توسط عدد پرانتل توصیف می‌شود. برای نمونه، موادی هم‌چون فلزات مایع از عدد پرانتل پایینی برخوردار هستند.
جریان روی سطح تخت
ضرایب انتقال حرارت و اصطکاک را می‌توان با حل معادلات پایستگی جرم، مومنتوم و انرژی بدست آورد. هم‌چنین این مشخصات را می‌توان به صورت آزمایشگاهی تعیین کرد. عدد ناسلت به صورت زیر تعریف می‌شود.
در این معادله C، m و n ثابت هستند و L به عنوان طول صفحه در نظر گرفته می‌شود. خواص سیال در دمایی تحت عنوان «دمای فیلم» در نظر گرفته می‌شوند. در واقع این دما برابر با میانگین دمای سیال و محیط است.
جریان لایه‌ای
ضریب اصطکاک و ناسلت محلی در حالتی که جریان سیالی روی یک صفحه با دمای یکنواخت جریان می‌یابد، به صورت زیر در نظر گرفته می‌شود. با این فرض که رینلدز بحرانی برابر با 500000 باشد، می‌توان طول بحرانی (xcr) را با استفاده از رابطه زیر محاسبه کرد.
جریان توربولانس
ضریب اصطکاک و ناسلت محلی در مکان x، برای سیالی که روی یک سطح جریان دارد، با استفاده از رابطه زیر محاسبه می‌شود.
بنابراین مقادیر میانگین ناسلت و ضریب اصطکاک در مکان x به صورت زیر بدست می‌آیند.
لایه‌مرزی جریان لایه‌ای و توربولانس
فرض کنید سیالی روی یک صفحه جریان دارد. تصور کنید طول صفحه انقدر باشد که سیال از حالت لایه‌ای به توربولانس[url=https://blog.faradars.org/%D8%AC%D8%B1%DB%8C%D8%A7%D9%86-%D8%AA%D9%88%D8%B1%D8%A8%D9%88%D9%84%D8%A7%D9%86%D8%B3/][/url] تبدیل شود؛ در این حالت ضریب اصطکاک و ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین را می‌توان به صورت زیر محاسبه کرد:
با فرض این که مقدار بحرانی رینلدز برابر با 500000 باشد، عدد ناسلت و ضریب اصطکاک میانگین، به صورت زیر محاسبه می‌شوند.
معادلات بالا با این فرض حاصل شده که دمای صفحه یکنواخت باشد. با این حال در اکثر مواردی که دما متغیر باشد نیز می‌توانند کاربرد داشته باشند.
مثال 1
روغن موتور در دمای 60 درجه، روی یه سطح به طول 5 متر، دمای 20 درجه و با سرعت 2m/s جریان می‌یابد. (مطابق با شکل زیر)
با فرض اینکه رینلدز بحرانی برابر با 500000 در نظر گرفته شود خواص روغن مفروض در دمای فیلم برابر هستند با:
از طرفی عدد رینلدز برای یک صفحه تخت به صورت زیر محاسبه می‌شود: