第8章流體自由運動時的放熱
§8-1自然對流的相似數(shù)
§7-1？§7-2和§7-5以及§7-7詳細(xì)討論了對流換熱的物理基礎(chǔ)與相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，指明放熱過程和流體運動的狀況直接有關(guān)，并以單相不可壓流體沿幾何形狀最簡單的平板無界流動為例，揭示邊界層層流和邊界層湍流時放熱的分析解法(見§7-3和§7-4)？比擬解法(見§7-6)和相似分析與實驗相結(jié)合的解法(見§7-8)？應(yīng)當(dāng)看到:流體受迫沿平板層流時，精確的實驗數(shù)據(jù)主要用來精確檢驗理論計算的結(jié)果;而流體受迫沿平板邊界層湍流時，可靠的實驗數(shù)據(jù)還是理論賴以建立和取得進展的必要依據(jù)，據(jù)以提供原則性解釋現(xiàn)有測試數(shù)據(jù)的方法，得到通用的數(shù)據(jù)綜合式，合理內(nèi)插或外推到尚無實驗數(shù)據(jù)的條件下？迄今為止，湍流放熱仍需借助于實驗數(shù)據(jù)的綜合，原因是:人們對湍流的質(zhì)量？動量和能量的湍流輸運機理還沒有了解清楚？
本章將在§7-1？§7-2？§7-5和§7-8的基礎(chǔ)上，分析地球引力場的徹體力(體積力)作用影響下的對流換熱？這主要是指浮升力作用下的自由運動放熱，但§8-5也將涉及在高速旋轉(zhuǎn)物體的離心力作用下流體密度的變化所引起的自然對流？兩種分子量彼此不同的物質(zhì)之間的擴散傳質(zhì)，同樣會由于密度差異而形成自然對流？除了重力場之外，導(dǎo)電流體在電磁場里還會受到電磁力作用下的“徹體力”，這將在第16章中作為個別問題處理？
由浮升力產(chǎn)生的運動，也涉及許多地球物理現(xiàn)象和天體物理現(xiàn)象，如氣象學(xué)界所關(guān)心的自然環(huán)境中大氣對流穩(wěn)定性問題[1]？而一些新技術(shù)裝置，如太陽能集熱器等的發(fā)展，促進了有限空間即有界自然對流的深入研究[2]？熱工學(xué)家所關(guān)心的往往是傳熱的增強或者減弱;而地球物理學(xué)家卻更多地著眼于搞清流體的流場和溫度分布，并非局限在固體界面到流體之間的傳熱量問題？不過，物理學(xué)家和熱工學(xué)家相互從學(xué)術(shù)交流中相互得到啟發(fā)，深化了對自然對流過程機理的了解[3]？