/
Свободная конвекция, имеющая концептуальную точку опоры в знаменитом архимедовском «Эврика!», принадлежит к универсальным явлениям природы, поскольку ее можно охарактеризовать как всеохватывающий, всепроникающий процесс. С универсальностью явления свободной конвекции приходится считаться всем, кто имеет дело с процессами переноса в земных условиях. С самого начала исследования свободной конвекции выявилась как физическая, так и математическая нетривиальность этой задачи. Осознание важности процессов свободнокон-вективного переноса для таких различных областей науки, как микроэлектроника, химическая технология, климатология, океанология, теплоэнергетика и др., привлекло к изучению этих процессов многочисленных исследователей. При этом, как часто бывает, развитие новой отрасли знаний оказалось сопряжено с разработкой новых математических методов и новых экспериментальных подходов. Можно утверждать, что за последние пятнадцать лет число публикаций, посвященных различным аспектам изучения свободной конвекции, росло практически экспоненциально. Вполне естественно, что уровень выполненных работ неоднороден, и исследователи, погруженные в этот информационный океан, ощущают настоятельную потребность в «лоцманском руководстве».
Такой нелегкий, но необходимый труд по обобщению интенсивных усилий многочисленного отряда исследователей взяли на себя американские ученые, работа которых предлагается вниманию советского читателя. Имена Б. Гебхарта, И. Джа-лурия, Р. Махаджана и Б. Саммакия хорошо известны специалистам, работающим в области свободной конвекции. Это крупные ученые, внесшие заметный вклад в развитие науки о сво-бодноконвективном теплообмене. Созданную ими монографию можно без преувеличения назвать мини-энциклопедией, охватывающей самые различные направления исследований свободной конвекции, имеющие как теоретическое, так и прикладное
значение. Несмотря на то что отечественную литературу по свободной конвекции нельзя назвать бедной '>, столь универсальная монография в ней отсутствует.
Книга будет полезна не только специалистам, активно работающим в области тепло- и массообмена, она явится также хорошим руководством для студентов старших курсов соответствующих специальностей. Ответы на интересующие вопросы найдут и разработчики новой техники и технологий.
В заключение еще раз отметим, что в предлагаемой монографии дана четкая и, по-видимому, исчерпывающая картина результатов коллективного мозгового штурма интереснейшей проблемы современного тепло- и массообмена.
Д-р техн. наук, проф. О. Г. Мартыненко
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
/•
Прежде всего нам хотелось бы выразить нашу признательность проф. О. Г. Мартыненко за то, что данная книга стала достоянием русскоязычной аудитории, работающей в области свобод-ноконвективного тепло- и массообмена.
В книге аккумулирован огромный объем знаний, накопленный при рассмотрении процессов тепло- и массообмена, которые связаны с возникновением течений, обусловленных перепадами плотности в жидкостях и газах. Успехи в этой области знаний . достигнуты благодаря усилиям многочисленных исследователей из разных стран.
Имеющие важное значение процессы свободноконвективного переноса весьма разнообразны по своим проявлениям. Основные черты таких процессов осмыслены и достаточно подробно описаны. В настоящей книге предпринята попытка выделить наиболее общие из полученных результатов и придать им систематический характер. При этом главное внимание уделено тем основным механизмам, которые чаще всего встречаются при свободноконвективном переносе.
Интенсивность исследований свободной конвекции в мире возрастает, что ведет к расширению понимания как механизмов, так и возможностей использования свободноконвективных течений. Благодаря выходу в свет переводного издания на русском языке гигантское число работ станет доступно многочисленным советским исследователям. В выигрыше окажемся мы все, так как сможем продвинуться в понимании явления свободноконвективного переноса. Надеемся, что польза от появления книги на русском языке будет взаимной.
Проф. Б. Гебхарт
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора перевода ....... ........ 5
Предисловие к русскому изданию................ 7
Предисловие........................ 8
Обозначения.............................. 12
Глава 1. Введение .................18
1.1. Общий обзор и некоторые характеристики........18
1.2. • Выталкивающая сила...............26
1.3. Течение и перенос.................29
Литература......................31
Глава 2. Общая постановка задачи о течениях, вызванных выталкивающей силой . ..................32
2.1. Механизмы переноса .................. 32
2.2. Простой метод расчета............... 36
2.3. Выталкивающая сила и движущее давление...... . 43
2.4. Некоторые характерные величины........... 45
2.5. Определение влияния плотности............ 46
2.6. Влияние некоторых других физических параметров .... 53
2.7. Упрощенные уравнения и граничные условия....... 54
2.8. Параметры переноса................ 59
Задачи........................ 66
Литература...................... 66
Глава 3. Внешнее вертикальное тепловое конвективное течение ... 68
3.1. Тепловые течения, индуцированные выталкивающей силой . . 68
3.2. Приближения пограничного слоя......... 69
3.3. Автомодельное решение для изотермической поверхности . . 75
3.4. Решения уравнений переноса............. 78
3.5. Общая постановка автомодельной задачи . ...... 83
3.6. Автомодельность с учетом влияния дополнительных процессов переноса..................... °5
3.7. Тепловые факелы.................. Ю'
3.8. Перенос в жидкостях с предельными величинами числа Прандтля........................1'8
3.9. Обобщение экспериментальных данных......... 127
3.10. Приближения более высокого порядка точности...... 130
3.11. Стратификация плотности окружающей среды...... 143
3.12. Другие граничные условия.............. 153
3.13. Приближенные методы анализа............ 161
Задачи........................ 168
Литература...................... 172
Глава 4. Осесимметричные вертикальные течения ........178
4.1. Уравнения переноса в осесимметричных течениях.....178
4.2. Автомодельная задача............, . . . . 180
4.3. Течения, примыкающие к поверхностям.........184
4.4. Факелы и восходящие струи.............191
4.5. Течение в устойчиво стратифицированной окружающей среде 200
Задачи........................205
Литература......................206
Глава 5. Невертикальные течения...........• . 209
5.1. Уравнения переноса для невергикальных течений......209
5.2. Плоские наклонные течения.................217
5.3. Горизонтальные течения и течения около поверхностей с малым углом наклона к горизонтали...........228
5.4. Криволинейные поверхности . ............251
5.5. Корреляционные формулы для расчета теплообмена . . . 283
5.6. Стратифицированная окружающая среда........293
5.7. Взаимодействие течений...............296
5.8. Отрыв потока...................319
Задачи........................325
Литература......................326
Глава 6. Совместный тепло- и массообмен........... 335
6.1. Введение.....................335
6.2. Приближения пограничного слоя для течений с диффузией компонентов....................340
6.3. Автомодельные решения для плоских вертикальных течений 345
6.4. Течения, отличные от плоских вертикальных течений .... 365
6.5. Результаты при предельных значениях чисел Шмидта и Прандтля.....................381
6.6. Корреляционные соотношения.............386
6.7. Более сложные течения...............389
6.8. Перенос в пламенах и при горении...........401
6.9. Стратификация окружающей среды...........414
Задачи........................427
Литература......................429
Глава 7. Нестационарные внешние течения ......... 434
7.1. Нестационарные процессы.............. 434
7.2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований течений около вертикальной поверхности ........ 435
7.3. Нестационарное течение около цилиндра или проволоки . . . 463
Цена: 300руб.
