山西能源学院教案 6.1相似原理与量纲分析 由于对流换热是复杂的热量交换过程，所涉及的变量参数比较多，常常给 分析求解和实验研究带来困难。为此，人们常采用相似原则对换热过程的参数进 行归类处理，将物性量，几何量和过程量按物理过程的特征组合成无量纲的数， 这些数常称为准则。这样做的结果不仅仅减少了所研究问题的变量数目，而且给 求解对流换热问题（包括分析求解、实验求解及数值求解）带来了较大的方便。 下面我们将具体讨论对流换热过程的相似分析方法。 6.1.1物理现象相似的定义 如果同类物理现象之间所有同名物理量场都相似，即同名的物理量在所有对 应时间、对应地点的数值成比例，则称物理现象相似。 同类物理现象：具有相同性质、服从于同一自然规律、用形式和内容相同的 方程式来描写的物理现象。 相似：对于同类的物理现象，在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物 理量一对应成比例。 如果物理现象由Φ、Φ。、Φ。…等n个物理量来描述，则彼此相似的物理 现象就有个对应相似的物理量场，即在所有对应的时间和对应的地点， -=Coe 其中CoA、CB、CC 分别为各物理量的相似倍数。如果所有的相似倍数都 等于1，则两个物理现象完全相同。 对应地点：指空间坐标对应成比例的地点，也称为相似地点。 3* 0.75 050 0.75 0.25 0.50 029 相似地点： R'd'1' 凡是相似的物理现象，其物理量的场一定可用一个统一的无量纲的场来表 示。 22 山西能源学院教案 6.1 相似原理与量纲分析 由于对流换热是复杂的热量交换过程，所涉及的变量参数比较多，常常给 分析求解和实验研究带来困难。为此，人们常采用相似原则对换热过程的参数进 行归类处理，将物性量，几何量和过程量按物理过程的特征组合成无量纲的数， 这些数常称为准则。这样做的结果不仅仅减少了所研究问题的变量数目，而且给 求解对流换热问题（包括分析求解、实验求解及数值求解）带来了较大的方便。 下面我们将具体讨论对流换热过程的相似分析方法。 6.1.1 物理现象相似的定义 如果同类物理现象之间所有同名物理量场都相似，即同名的物理量在所有对 应时间、对应地点的数值成比例，则称物理现象相似。 同类物理现象：具有相同性质、服从于同一自然规律、用形式和内容相同的 方程式来描写的物理现象。 相似：对于同类的物理现象，在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物 理量一一对应成比例。 如果物理现象由ΦA、ΦB、ΦC……等 n 个物理量来描述，则彼此相似的物理 现象就有 n 个对应相似的物理量场，即在所有对应的时间和对应的地点， 其中 CΦA、CΦB、CΦC 分别为各物理量的相似倍数。如果所有的相似倍数都 等于 1，则两个物理现象完全相同。 对应地点：指空间坐标对应成比例的地点，也称为相似地点。 相似地点： 凡是相似的物理现象，其物理量的场一定可用一个统一的无量纲的场来表 示