分子传递可以用现象方程来说明。这种传递过程仅存在于固体、静止流体或做层流运动的流体中。当流体做湍流运动时,由于存在大大小小的湍涡,流体微团的不规则混合运动会导致动量、质量和热量的传递,因此,此时不仅存在分子传递,还存在着由漩涡所进行的传递。由于流体微团的质量远远大于分子质量,因而会使传递过程大为强化。在湍动强烈的情况下,主要为涡流传导。
基本概念热量可以经由分子传导和涡流传导而透过任何气体介质(例如大气)转移。这两种传导很相似,都能传递热量、动量等等,效果相同,但影响的程度却相差迳庭。涡流传导的本领要比分子传导大得多。
在静水中,热量只靠分子传导,它的传导容量和穿透都和陆地相差不大。可见海水平静时,海上和陆上的热量交换相差不各。但如海洋被风吹动时,热量在垂直方向由运动而传播,大部水能以混合,并不靠缓慢的分子传导过程。可见激动的水,它的传导率和传导容量要此静水大得多,这就是涡流传导的缘故。
空气比水的流动性更大,即使在宁静空气中也会有少量乱流。空气的流动率主要由温度的直减率来决定。直减率越大,流动性也越大。换句话说,直减率较大的一段时间,有很深厚的一层空气彼此交换。相反来说,温度直减率较缓和,空气的流动性减低,只有很浅的一层空气受到影响。1
相关公式漩涡运动和分子运动具有一定的类似性。因此可仿照描述分子传递性质的现象方程,对湍流流动做相似处理,得到涡流传递时传递通量的表达式。
如涡流动量通量可写成
式中:
:涡流剪应力。或称为雷诺应力,pa;
:涡流黏度。m2/s;
涡流热量通量可表示为
式中:
:为涡流热通量。J/m2.s;
:涡流热扩散系数。m2/s;2
本词条内容贡献者为:
李航 - 副教授 - 西南大学