1、1工程传热学实验指导传热学是一门以实验为基础、服务工程实践的应用科学，实验研究是发展传热学、解决工程问题的重要手段。传热实验分为实物-物理模型实验和计算机模拟实验。前者又可分为验证性和探索性实验，探索性实验是以相似理论和量纲分析为基础，将客观的传热现象变换为实验室能够操作的规模，测量影响传热特性（如传热系数、温度变化）的各种因素之间的相互关系，分析、整理实验记录数据，总结该传热物理模型的无量纲准则关联式，达到节约各种资源、获得满意实验效果、为工程或科研项目服务的目的。验证性实验则是面向传热理论教学的，学生在设计好的仪器设备上动手操作，借助具有典型工程性的实验设备，让学生亲身体会在错综复杂的、纷
2、乱的实验现象中去发现问题、观察问题、解决问题，从而帮助学生理解教材叙述的理论方法，锻炼基本热工仪器仪表使用操作的素质、能力。计算传热学（或传热计算机模拟）已经发展成了传热学的一个分支学科，是当前研究热点。应用计算机解决工程实际问题，是现代工程技术人员所必备的技能。通过传热学计算机实习，学生初步锻炼计算机求解传热问题的技能，为后续课程学习、设计、从事实际的科研设计奠定基础，以适应信息化的大趋势。传热实验有别于前继课程中的教学实验的主要特点是其典型的工程性、复杂的理论性和直接的现实性。这与前继课程中的一些教学实验将错综复杂的工程割裂成单一的过程、突出某一典型现象有着显著的区别。教学实验台的设计愈来
3、愈趋向模块化、集成化、小型化、综合化、信息化、智能化，尽量减少单调机械的重复劳动，加快实验进度。先进的实验台还具有在线会话与指导功能，让学生在动手操作的同时，充分感受现代科技的魅力，对于提高实验效果进而激发学习兴趣，开阔思路，具有重要的意义，也是实验、教学工作者的努力方向。实验方式及基本要求 学生为主，充分预习，两、三人合作完成，教师为辅助。明确实验目的调节仪表记录数据回答问题实验报告 关于实验报告 实验报告应简述实验及仪器操作的基本原理，同时将完成的实验数据以及实验中发现的问题、体会记录在报告中。实验涉及的比较艰深的理论不作统一要求。考核与考试 记 分 方 法 ： 实 验 报 告 成 绩 实
4、 验 表 现 权 重 参 数 实 验 纪 律 。 2热能与动力工程系传热/流体实验实验项目 主要仪器设备 服务课程 价格(元) 面积(m2) 备注恒热流准稳态平板法测定材料热物性实验SE1-2 热物性测定仪 计算机数据采集系统 工程传热学 8000空气横掠圆柱体局部对流换热系数的测定SE-HR1 型对流换热实验台低压直流电源 数字电位差计 待测圆柱试件 热电偶 皮托管速度计 倾斜式微压计工程传热学空气绕圆柱体流动压力分布测定SE-HR1 型对流换热实验台 皮托管速度计 倾斜式微压计 待测圆柱试件流体力学2000020 参考东南大学热工实验稳态导热有限差分数值实验3计算机实习任务本指导书给出了二
5、个练习题及相应的参考算法。 分别涉及了非线性方程求解、一维稳态导热问题。要求学生在掌握问题的数值计算方法的基础上，画计算流程图,说明使用变量的含义,在相互讨论的基础上独立运用 Matlab 或其它工具平台编写计算机程序并用所编的程序计算出练习题的数值结果，进行相关讨论。上机实验在 7 号楼五层软件基础实验室。练习一 非线性方程求解非线性方程是对流换热或工程流体力学计算以及工程实际中经常遇到的问题，也是数值分析/计算方法的入门内容,由于关键物理参数不能预先知道，需要反复地叠代计算。1.1 实际问题某锅炉的炉墙由三层材料叠合而成。最内层是耐火粘土砖，壁厚 115 mm；中间是 B 级硅藻土砖，厚
6、125mm；最外层是石棉板，厚度 70mm.。已知炉墙内外表面温度 495和 60，试求每平方米炉墙每小时热损失，耐火粘土砖和硅藻土砖分界面的温度。1.2 物理模型锅炉炉墙可按多层复合平壁稳态导热过程处理 通过炉墙整体和各层的导热热流21321tttqw（1）各符号的含义见传热学教材 29 页，t1,t2 为中间层的壁面温度。由于保温材料的导热系数随温度而变，各个 都是温度的函数，查教材附录，得耐火粘土砖 Ct058.)47.(B 级硅藻土砖 （2）石棉板 按 常数 1通过炉墙的导热热流与各层平壁的温度分布直接相关,但温度未知,(1)式等号两边都含有未知参量，因此只能假定温度再反复校核。1.3
7、 计算思路参考假设待求温度初始值（譬如对炉墙整体的温差进行平均分配求得中间层的内、外壁面温度），按各层的平均温度求出导热系数，代入(1)式求出 q，再用 q 对每层运算，求得t1,t2，比较前后 t1 值是否在设定误差 eps 内，若否，把新值赋与旧值重新计算。41.4 建议 求 、 q 时调用函数 M 文件完成；在程序 M 文件中完成比较判断。练习二：一维稳态导热的数值计算1.1 物理问题图 1 示出了一个等截面直肋，处于温度 t=80的流体中。肋表面与流休之间的对流换热系数为 h=45W/m2.，肋基处温度 tw=300，肋端绝热。肋片由铝合金制成，其导热系数为 =110W/m，肋片厚度为
8、 =0.01m，高度为 H=0.1m。试计算肋内的温度分布及肋的总换热量。1.2 用热量平衡推导解析解（取垂直纸面方向长度 1）引入无量纲过余温度 ，则以无量纲温度 描述tw的肋片导热微分方程及其边界条件为:0,12xHmd其中 (其中符号含义与教科书杨世铭陶文铨编著传热学相同，以下同)。Ahp上述数学模型的解析解见教材 p3839。1.3 数值离散1.3.1 区域离散在对方程(1-1)(1-2)进行数值离散之前,应首先进行计算区域的离散。计算区域的离散如图 1 所示，总节点数取 N。1.3.2 微分方程的离散由于方程(1-1)在计算区域内部处处成立，因而对图 1 所示的各离散点亦成立。对任一
9、节点 i 有：(1-1)(1-2)(21xtthxtiii 5整理上式成迭代形式:(i=2,3,N-1) (1-3)12iixm1.3.3 边界条件离散每个内部节点都可得出一个类似的方程。事实上，式(1-3)表达的这个方程组的个数少于未知数 (i=1,2, ,N)的个数。因此，还需要根据边界条件补充进两个方程后代i数方程组才封闭。左边界(x=0)为第一类边界条件，温度为已知，因此可以根据式(1-2)直接补充一个方程为： 11wt右边界为第二类边界条件，由图 1 中边界节点 N 的向后差分来代替式(1-3)中的导数，得：01x将此式整理为迭代形式，得： 1N1.3.4 最终的离散格式(i=2,3
10、,N-1) （1-6）1121Niiiwxm1.3.5 代数方程组的求解及其程序代数方程组有各种求解方法，对于本题较为有效而简便的方法是 追赶法(TDMA)。方程的系数矩阵命令提示：求系数矩阵， 二维数组 a 中常数计算用一维数组标记中间矩阵 L,u1,u2 求 u 阵的第一行 u1(1)=a(1,1);u2(1)=a(1,2);依次求数组 L 、u1,u2 分量数值for i=1:4 求方程解向量 xL(i)=a(i+1,i)/u1(i); y(1) =b(1);u1(i+1)=a(i+1,i+1)-L(i)*u2(i); for i=2:5u2(i+1)=a(i,i+1); y(i)=b(
11、i)-L(i-1)*y(i-1);end x(5)=y(5)/u1(5);for i=4:1 x(i)=(y(i)-x(i+1)*u2(i)/u1(i);1.4 上机要求543210a104321l15243120u6（1）绘计算流程图（2）完成离散点的温度计算（3）根据 p3839 公式求肋片导热热流，并同数值结果比较（4） 改变肋厚、肋高，分别绘二维曲线图，反映它们对于热流的影响（5） 肋片高度增大，实际热流是否必然增大？（6） 自编程序与使用 matlab 命令、语句相结合7实验一 恒热流准稳态平板法测定材料热物性实验(导热系数、比热容、导温系数)导热系数是表征材料热传导性能的物理参数。
12、根据 Fourier 定律，导热系数的测量可以沿循稳态导热和非稳态导热两种思路。 稳态导热法 认为导热系数的变化是随温度而线性变化的， 实验要求持续的时间长，需要的设备比较多，如测量热流密度 时需要引入泵、水循 环系统，且必须计及散热误差。非稳态法着眼于“ 瞬态”特性，持续时间较 短，可以 测量不同温度条件下的 导热系数，因而愈来愈受到重视。一、实验目的1.通过实验测出温度变化曲线，进一步加深了解不稳定导热过程的特征。2.对导热系数、导温系数及比热容有比较直观的认识，并掌握快速测试材料热物性的实验方法和技术。二、实验原理根据导热理论，对厚度为 2 ，初始温度为ti、导热系数为 、导温系数为 的
13、无限大平板，当其两表面用恒热流密度 q 加热时，平板内任意点的温度可表示为:(1) 1 222 )exp()cos()()(6)(1n oowi FnxFqt 当加热经过一段时间后,即 Fo0.5（教材取为 0.2）时,（1）式中的级数项便可略去不计了。这时可得简单的关系式(2)6)(2xqtowi由（2）式可见，板内各点温度随时间是线性变化的，而与板面垂直的坐标 X 是成抛物线关系的。如图 1 所示。这就是不稳态导热达到准稳态时的温度场特征（“准稳态”）。对于 X= 的加热面和 X=0 的中心面，上式分别写成： )31(owiFqt)6(oict由上面两式可得导热系数为 图 1 实验原理 w
14、/mK (3) tqtwcw2)(式中， t =tw-tc 同一瞬时加热面与中心面间的温差，；qw单位面积平板表面所获得热流量，W/m 2；8 平板的半宽度，m。因为从不稳态导热达到准稳态时，板内各点的温度是随时间线性变化的。也就是说，此时板内各点温度对时间的变化率是相同的，故只要测出中心面（或加热面）的温度变化率，就可以按定义写出比热容的计算式：J/kgK (4)cwtqc)(式中： 试材的密度，kg/m 3；（ t / ） c中心面的中心温度变化率，/s。按定义，材料的导温系数可表示为：m2/s （5）2()()ccwttaq综上所述,应用恒热流准稳态平板法测试材料热物性时,在一个实验上可
15、同时测出材料的三个重要热物性导热系数、比热容和导温系数。关于准稳态导热方程解析解的推导和数据采集系统,见实验附录。三、实验设备实验设备包括 SEI-3 型准稳态法热物性测定仪、计算机和实验控制软件，如图 2 所示。SEI-3 型准稳态法热物性测定仪内实验本体由四块厚度均为 、面积均为 F 的被测试材重叠9在一起组成。在第一块与第二块试材之间夹着一个薄型的片状电加热器；在第三块和第四块试材之间也夹着一个相同的电加热器；在第二块与第三块试材交界面中心和一个电加热器中心各安置一对热电偶；这四块重叠在一起试材的顶面和底面各加上一块具有良好保温特性的绝热层。然后用机械的方法把它们均匀地压紧。电加热器由直
16、流稳压电源供电，加热功率由计算机检测。两对热电偶所测量到的温度由计算机进行采集处理，并绘出试材中心面和加热面的温度变化曲线。实验使用热电偶传感器采集温度信号。热电偶一端由两种不同金属熔或焊成接点，接触测温对象，另一端则置于冷端（例如环境气体或冰水混合物） ，它将感受的温差信号转换为微小的电势差，经过软件系统处理恢复到温度信号。四、实验步骤1.用游标卡尺对试材的厚度进行测量（单位：）并用天平称其称重（单位：g）。2.将试材按实验要求装入 SEI-3 型准稳态法热物性测定仪实验本体内。（注：用手拿取试材时一定要拿试材的边缘，不要用手接触试材的加热面，以免破坏试材的初始温度场。）3.接通计算机和 S
17、EI-3 型准稳态法热物性测定仪电源。使计算机进入 Windows 操作系统。在计算机桌面上双击 SEI-3 图标，使计算机进入 SEI-3 型准稳态法热物性测定仪的教学实验软件系统（如图 3）。4.仔细阅读教学实验软件系统上的实验步骤。点击“我认真阅读了实验步骤”按钮.5.在相应的栏目内按要求输入试材名称、试材厚度、试材重量和预计试材导热系数（试材厚度和重量为单块试材的平均厚度和重量）。输入完成后，计算机在相应的栏目内给出试材容重和实验加热电压。加热器预加电压分串、并联两种。对应 SEI-3 型准稳态法热物性测定仪的功率选择为大（并）、小（串）之分。通常 SEI-3 型准稳态法热物性测定仪的
18、功率选择开关选择在小（串）位置，只有当加热器预加电压（串联）大于 20 伏特时，再选择在大（并）的位置。调节 SEI-3 测定仪的电压调节旋钮，使加热电压在加热器预加电压值附近。将实验人员的学号填入“学号”栏目内，点击“加入学号”按钮。实验人员学号输入完成后点击“确认小组学号”按钮，即可进行实验。图 3 教学实验软件系统界面6.点击“测量”按钮并同时打开 SEI-3 测定仪的加热开关。观察加热表面和绝热表面的温度变化过程，当两表面的温差不变时,即温差曲线走平时，表明不稳态导热达到准稳态10时的温度场特征，可点击“结束”按钮并关闭 SEI-3 测定仪的加热开关（如图 4）。图 4 实验进入准稳态
19、曲线7.如果有打印机，可点击“打印”按钮，打印出实验所有数据。没有打印机可点击“保存”按钮，保存所有实验数据。点击“复位”可重新实验，点击“退出”可结束实验。最后将保存的实验数据读出，记录在实验数据表中。五、试材热流密度 qw的计算这里我们虽然用薄片状电加热器加热，但它毕竟有一定的热容量，在加热过程中，加热器本身要吸收热量，且先于试材。因此试材实际所吸收的热量必需从电功率中扣除电加热器所吸收的热量。根据实验原理，我们仅研究电加热器对中间两块试材加热时的温度变化就可以了，但为了避免因电加热器向外难以估计的散热给 qw的计算带来困难，所以在两加热器外侧各补上一块同厚度的试材并加以保温，这样，电加热
20、器将同等地加热其两侧的每块试材，每块试材内的温度场对于电加热器是对称的。两个同样的电加热器是并联（或串联）供电的。基于以上分析，试材表面实验所吸收的热量应为：W/m2 (6)()42hwCUItqF式中 U 加热器的电压，V；I 加热器的电流 A；F 加热器（即试材）面积，；Ch = 0.079 J/加热器单位面积的比热容；加热器（也是试材加热面的温度变化率），准稳态时，有wtt)()(，/s。cht)(六、实验要求1.预习实验指导书，弄懂实验原理和实验方法。2.细心装配试材，电加热器和热电偶，避免损坏。3.根据实验数据,绘出温度变化曲线。计算出试材的导热系数、比热容和导温系数。七、实验数据记
21、录试材名称 ；试材厚度 ；试材重量 g加热电流 A；加热电压 V；试材面积 100100 211时 间 热 面 温 度 冷 面 温 度 时 间 热 面 温 度 冷 面 温 度 时 间 热 面 温 度 冷 面 温 度0 5 30 1130 6 11 301 6 30 121 307 12 302 7 30 132 308 13 303 8 30 143 309 14 304 9 30 154 3010 15 305 10 3016八、思考题1.本实验方法有哪些方面的误差？如何减少？2.试材与试材间和试材与电加热器间都有缝隙，存在着接触热阻，它们对测试结果有何影响？3.如因加工偏差而使中间二块试材
22、厚度不等，一块厚度为 1.2 ，另一块厚度为 0.8，其余条件不变，试计算由此而引起的测试结果的偏差各为多少？4.如果将两对热电偶接成温差热电偶，测出加热面与中心面的温差，计算出试材的导热系数。这样做法行吗？如行的话，实验怎样做？5.本实验装置可否用于测量金属等良导体的热物性？可否用于测量湿材的热物性？6.如欲测试材在不同温度下的热物性，可采取什么措施？7.本实验装置在四周既无辅助的加热器又无保温，这会造成较大误差吗？为什么？8.本实验装置对试材顶部和下部的保温材料有什么要求？9.能否用此法测定导热系数很小的试材热物性？测导温系数很小的试材行吗？12实验二 空气横掠圆柱体时局部换热系数的测定流
23、体绕流圆柱（包括球）的流动，是理想流体势流流动教学的难点，也是工程应用中普遍采用的技术，如汽车、火箭、飞机、导弹等的表面形状与阻力计算、足球、高尔夫球运动的升力控制等的基础；实际流体绕固体流动的压力变化与边界层及其分离紧密联系的，概念规律更加复杂。流动与传热保持着天然的联系，流体绕流圆柱对流换热局部表面换热系数是比较抽象的概念，流体外掠固体表面特别是曲面表面时，局部表面换热系数变化很大，是柴油机的水、油冷却器、火力 发电、能源化工、制冷空调等行业的热交换器设计制造的重要参考数据。本实验在充分借鉴吸收现有兄弟高校实践成果的基础上，将实验台设计为体积小型化， 设备集成化、功能多样化，并且为 数据采
24、集与处理的自 动化、智能化 预留发展空间，为教学人员、学生提供新的科研天地，不仅如此，它对于其它 实验台的设计 也有启示。一 实验目的 了解实验装置的原理、构成、实验方法；整理实验数据，观察圆柱表面局部换热系数的变化特点；*(较高要求) 分析数据变化的原因，加深理解对流换热的规律。二 实验原理 圆柱表面一点的局部换热系数 ftqh式中，q 物体表面的热流密度 t 某一圆周角处表面的温度 tf 空气来流温度当圆柱表面热流密度恒定，且被温度均匀、流速恒定的空气平行流横掠时，圆柱温度沿圆周角度的变化直接反映表面换热系数的特性。13三 实验装置实验系统包括箱式风源（小型风洞） 、风道、实验圆柱体，以及
25、稳压电源、测量仪表，图 2 所示。箱式风源中包括风机、稳压箱、气流收缩口。风源入口有一调节风门，可改变来流风速的大小。风箱顶部中央是气流出口，气流被均流化，成为平行流。有机玻璃风道中间横置可旋转的胶木圆柱体（图 1） ，圆柱中间段沿圆周方向包覆一层不锈钢片，片的内表面布置一对铜康铜热电偶，不锈钢片的两端与电源导板相连。热电偶热端的位置由相对来流前驻点的角度 表示。从圆形刻度盘读数。在圆柱体的上游来流截面架设皮托管，以测量来流总压（或流速） 。圆柱体的不锈钢片由硅整流电源提供的低压大电流直流电加热，同时串联标准电阻。用数字毫伏表或者电位差计测量标准电阻上的电压，以此确定不锈钢片的电流。本实验采用
26、电位差计，因受量程限制，测量线路中必须接分压箱。为了简化测量系统，用热电偶测量圆柱表面温度时的冷端（参考点）温度不用 0而是气流温度 tf。热电偶的热端接点连在不锈钢片上，另一端即冷端接触空气气流。热电偶记录的是圆柱表面与空气气流的温度差产生的热电位差。该热电势差信号经过转换开关用同一台电位差计测量。将圆柱体旋转到不同的 角度位置，就可测出该处圆柱表面的温度。空气来流速度可由皮托管、倾斜式微压计测出，空气来流温度由水银温度计读出。图 1 实验圆柱体的结构1 风道 2 胶木圆柱体 3 不锈钢片 4 热电偶 5 电源导板14图 2 实验装置示意图1 低压直流电源 2 风源 3 实验段风道 4 圆柱
27、试件 5 标准电阻 6 热电偶的热接点 7 热电偶的冷端 8 分压箱 9 转换开关10 电位差计 11 倾斜式微压计 12 皮托管 13 调节风门四 实验步骤1 开启风机，调节风门位置，用皮托管测量空气流速。2 旋转圆柱体，使其测温点处于来流前驻点的位置。3 将整流电源的电压调节旋钮旋转至电压为 0 的位置，再按下开机按钮。4 逐步提高整流电源的输出电压，给不锈钢片缓慢加热，至预定温度，为了不损坏试件且测温精度足够，不锈钢片表面温度应在 80以下，采用逐步加热和反复试探法确定温度。5 待热稳定后，用电位差计测量前驻点位置 =0 的温差热电势。6 从前驻点位置开始，每增加 10 角，待热稳定后，
28、记录一次电势差（温差） ，直至=180。 7 当圆柱一半周面转过之后，在另一半周面选取几个测点，作对称性检验。五 实验已知条件和数据处理风道通流截面 0.08m0.16m 圆柱直径 D=4810-3m不锈钢片厚度 =110 -3m 宽度 b=4010-3m 总长度 L=0.147m计算公式1 圆柱表面温度温差信号采集借助于铜康铜热电偶传感器，当气流温度与热电偶热端温差介于5080内，热电偶冷热端每 1温差对应热电势 0.043mV。则温差043./)(fftEt2 流过不锈钢片的电流实验中标准电阻 150A/75mV,故该电阻上每 1mV 电压对应的电流强度 2A，1315I=2U1式中 U1
29、是标准电阻两端电压。3 不锈钢片两端压降U=KU210-3式中 K 是分压箱倍率，K=201；U 2是分压箱后测得电压,mV4 空气来流速度 hu8.9式中， 是空气密度，由气流温度查表得出；h 是皮托管测得来流动压，mmH 2O5 局部表面对流换热系数实验作如下假设：电加热功率均匀分布在整个圆柱表面；不计圆柱表面向周围的辐射散热忽略圆柱不锈钢片的沿周向导热)(ftLbUI6 无量纲数 DhNuRe定性尺寸为圆柱外直径，定性温度取圆柱表面和空气的平均温度。六 实验要求实验数据记录空气气流温度 C 大气压强 (Kpa) U1 V U2 (V) h mH2O t -tf h t -tf h0 18
30、010 19020 20030 21040 22050 23060 24070 25080 26090 270100 280110 290120 300130 310140 320150 330160 34016170 350注意1 实验前应了解实验装置构造和使用方法2 圆柱温度不得超温。3 实验结束，先关加热电源，空气继续流动，待试件降温足够低后再关风机。七 思考1 圆柱体在实验风道截面上的投影面积与风道截面积之比是阻塞比，求实验装置的阻塞比，并分析它对于对流换热的影响。2 实验处理数据忽略哪些传热，为什么可以忽略？如果应当考虑，应如何计算局部传热系数？3 热电偶与圆柱前驻点之间的夹角 01
31、80、180360局部换热系数应对称，如果实验结果不对称分布，试说明原因。4 由于加工与装配的误差，使得当刻度盘指示 =0时热电偶不完全在前驻点，如何实验确定热电偶在前驻点时刻度盘的指示角 ？附属实验/选做实验空气绕圆柱体流动压力分布测定一 实验目的学习固体表面压力的测量方法结合流体力学,进一步了解平行无环流绕流圆柱体的特点*(较高要求) 与教材给出的理论压力分布比较,了解实际物体所受的形状阻力的来源二 实验原理理想流体平行流绕流圆柱体作无环量流动时，圆柱表面速度分布(1)sin20u17圆柱表面任一点的压力 p 根据 Bernoulli 方程 (2)gu20引入无量纲压力系数 cp 来表征物
32、体上任一点的压力分布（3）21实际流体具有粘性，Re 超过某数值，圆柱后产生涡流，出现尾涡区，破坏圆柱前后压力的对称分布，造成压差阻力。流动动压 021u(4)(8.90h式中 h0h 分别为来流总压与静压水头。圆柱表面一点的压力 p(5) .对应的压力系数(6)hcp0实验中的空气发生比较低速的流动，可认为空气不可压，密度不变；又空气经过均流段后流经圆柱，可认为平行定常流。实验流动的雷诺数 DuRe式中 D 为圆柱外直径。三 实验设备实验系统仍利用箱式风洞，圆柱体置于实验段。圆柱表面有一测压孔，压力信号从与圆柱体相垂直的方向上引出，圆柱能够绕自深轴线转动。压力引出的位置由相对来流前驻点的角度
33、 表示。从圆形刻度盘读数。圆柱体的上游来流截面架设皮托管，以测量来流总压（流速） 。四 实验步骤1 安装皮托管2 开启风机，测量来流总压 p0 与静压 p 之差 p0 - p3 转动圆柱体，每隔 10 记录一次圆柱表面压力与来流静压之差 p-p4 调节来流速度，测量不同 Re 数时的压力分布（说明：本装置仅可测试 Re510 5的亚临界流动）5 实验结束，停止风机18图 1 实验装置示意1 箱式风洞 2 实验段 3 圆柱体 4 测压孔 5 倾斜式微压计 6 皮托管 7 调节风门五 数据记录与处理室温 ta 大气压强 pa 空气运动粘度 m2/s圆柱直径 m 实验段宽 m 实验段长度 m 实验段
34、高 m 来流动压压头 来流静压压头 mmH2Oat27346.0hu81.9DuRe填入下面的表格，画出压力系数随角度变化的图线，如图 2 所示。 h-h cp h-h cp0 18010 19020 20030 21040 22050 23060 24070 25080 26090 270100 280110 290120 300130 310140 320150 330160 340170 35019六 思考1 如何固定皮托管的尖端对准来流？如何检查？2 已知表面的压力分布，可以计算圆柱体单位长度受到的压差阻力（形状阻力）20cosdpRFR 为圆柱半径。但该式不能直接应用，因为 p=f(
35、)很难用简单函数表达。通常用数值方法求，下式是否正确？105(36)(8.913502ihiip3 测量来流动、静压和表面压差，想一想如何提高测量精度？ 图 2 平行流绕圆柱压力系数1理论压力系数2亚临界流动时的压力系数3超临界流动时的压力系数附录平板在对称热流作用下非稳态导热温度分布计算问题的数学模型2xtatx0定解条件 20（第二边界 恒热流）wxqt(对称性条件 )0xt(初始温度 )itt),(解： 由于大平板所受的外加热流恒定且对称，取0， 的部分进行计算。把边界条件齐次化 ，把关于 t 的方程变为 u 与 w 方程的叠加。记 ,xut代入方程 202022(,)(,)(,)(,)(,)(,) ,2,0,(,0)xixwwwwitxuwxautwaqqaqxbcxdebebcqauxt2202(,)xwixdauqxtxd21u 的方程通过分离变量法获得，也可根据齐次边界条件u 关于 x 的一阶导数为0，将 u 展开为余弦级数。答案是 cos)exp()1(263),( 222 xaxaqxt nnnw 式中22nonFa222)(最后的常数 d 通过总加热量和试样内能的增量平衡式来确定。
