题目
流体外掠平板对流传热的温度边界层和速度边界层厚度是一样的。A. 正确B. 错误
流体外掠平板对流传热的温度边界层和速度边界层厚度是一样的。
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
B. 错误
解析
考查要点:本题主要考查对边界层理论中速度边界层和温度边界层厚度关系的理解,涉及流体外掠平板的对流传热过程。
解题核心思路:
- 边界层定义:速度边界层是速度从主流值衰减到壁面速度的区域,温度边界层是温度从主流值变化到壁面温度的区域。
- 影响因素:速度边界层厚度主要由流动的雷诺数决定,而温度边界层厚度还与流体的普朗特数(Pr)相关。
- 关键结论:温度边界层厚度与速度边界层厚度的比值为 $\delta_\theta / \delta = 1/\sqrt[3]{\text{Pr}}$,只有当普朗特数 $\text{Pr}=1$ 时两者厚度相等,而大多数流体的 $\text{Pr} \neq 1$,因此厚度不同。
温度边界层与速度边界层厚度关系:
- 公式推导:
根据边界层理论,温度边界层厚度 $\delta_\theta$ 与速度边界层厚度 $\delta$ 的关系为:
$\delta_\theta = \frac{\delta}{\sqrt[3]{\text{Pr}}}$
其中 $\text{Pr}$ 是普朗特数,反映流体的动量扩散与热量扩散能力的比值。 - 实际流体情况:
- 空气 $\text{Pr} \approx 0.7$,此时 $\delta_\theta > \delta$(温度边界层更厚)。
- 水 $\text{Pr} \approx 70$,此时 $\delta_\theta < \delta$(温度边界层更薄)。
- 结论:只有当 $\text{Pr}=1$ 时,两者厚度相等,而大多数工程流体的 $\text{Pr} \neq 1$,因此题目中“厚度一样”的说法错误。