埃克特數,外文名Eckert number,是一種無因次數群。埃克特數(Ec)是連續力學中使用的無量綱數。 它表示流動動能與邊界層焓差之間的關係,用於表征散熱。它以Ernst R. G. Eckert命名。
基本介紹
- 中文名:埃克特數
- 外文名:Eckert number
- 公式:Ec=v2/CpΔt
- 類別:無因次數群
- 領域:連續力學
- 性質:流動動能與邊界層焓差的關係
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介紹
埃克特數(Ec)是連續力學中使用的無量綱數。 它表示流動動能與邊界層焓差之間的關係,用於表征散熱。它以Ernst R. G. Eckert命名。
它被定義為
u是連續體的局部流速(例如平均流速);
cp是連續體的恆壓局部比熱;
△T是壁溫和局部溫度之間的差異;
一般情況下,Ec數對對流傳熱溫度場的影響可以忽略。
流體力學
(1)阿基米德 (2)阿特伍德 (3)拜格諾 (4)比奧 (5)布倫納
(6)布林克曼 (7)柯西 (8)錢德拉塞卡 (9)丹姆克爾 (10)達西
(11)黛博拉 (12)歐拉 (13)弗勞德 (14)伽利略 (15)格雷茨
(16)格拉斯霍夫 (17)哈根 (18)克努森 (19)拉普拉斯 (20)劉易斯
(21)馬赫 (22)馬蘭戈尼
無因次數群
每個物理量都可用一個因次式表示。在化工中,常常遇到一些由幾個物理量組成的群,這些群由於其中物理量的因次彼此相消而變成沒有因次,稱為無因次群如Re,其中管徑d、流速u、流體密度ρ、流體黏度μ的因次分別為L,Lτ-1,ML-3,ML-1τ-1(M代表質量),若將它們代入,則彼此可消掉。無因次群的一個重要特點是,群中的各物理量無論用什麼單位制表示,只要單位一致,就彼此相消而變成一個沒有單位的恆定的純粹數目,又稱無因次數。
常見的無因次數群:
sherwood數=傳質速率/擴散速率=kl/D
stanton數=傳質速率/流速=k/v
schmidt數=動量擴散係數/質量擴散係數=υ/D
lewis數=能量擴散係數/質量擴散係數=α/D
Prandtl數=動量擴散係數/能量擴散係數=υ/α
Reynolds數=慣性力/阻力(流速/動量速率)=lv/υ
Grashof數=浮力/阻力
Peclet數=流速/擴散速率
thiele模數=反應速率/擴散速率
無因次數
無因次數是描述某一物理體系的一個量,它是一個純數,沒有任何物理單位。無因次數一般被定義成一個結果或有單位量的比率,這樣就省去了所有單位。
邊界層
邊界層是高雷諾數繞流中緊貼物面的粘性力不可忽略的流動薄層,又稱流動邊界層、附面層。這個概念由近代流體力學的奠基人,德國人Ludwig Prandtl於(普朗特)1904年首先提出。從那時起,邊界層研究就成為流體力學中的一個重要課題和領域。
如果粘性很小的流體(如水,空氣等)在大雷諾數時與物體接觸並有相對運動,則靠近物面的薄流體層因受粘性剪應力而使速度減小;緊貼物面的流體粘附在物面上,與物面的相對速度等於零;由物面向上,各層的違度逐漸增加,直到與自由流速相等。L-普朗特把從物面向上的這一流體減速薄層叫作邊界層。
由物面向外,流體速度迅速增大至當地自由流速度,即對應於理想繞流的速度,
一般與來流速度同量級。因而邊界層內速度的法向垂直表面的方向梯度很大,即使流體粘度不大,如空氣、水等,粘性力相對於慣性力仍然很大,起著顯著作用,因而屬粘性流動。而在邊界層外,速度梯度很小,粘性力可以忽略,流動可視為無粘或理想流動。在高雷諾數下,邊界層很薄,其厚度遠小於沿流動方向的長度,根據尺度和速度變化率的量級比較,可將納維-斯托克斯方程簡化為邊界層方程。求解高雷諾數繞流問題時,可把流動分為邊界層內的粘性流動和邊界層外的理想流動兩部分,分別疊代求解。邊界層有層流、湍流、混合流 ,低速(不可壓縮)、高速(可壓縮)以及二維、三維之分。由於粘性與熱傳導緊密相關,高速流動中除速度邊界層外,還有溫度邊界層。