绝热温度 — CAE用语解说
绝热温度
绝热温度(绝热温度)在高速流动中很重要,但在普通低速流动中就可以忽略了吧?
定义
"绝热壁面温度等于流体的恢复温度"这种说法,恢复温度是什么意思?
高速流动中,空气在靠近壁面处减速时,运动能转化为热,空气温度升高。这种"完全绝热的壁面达到的温度"称为绝热壁面温度(= 恢复温度)。恢复温度用公式 Tr = T∞(1 + r·(γ-1)/2·Ma²) 表示,其中r为恢复系数(湍流边界层约0.89),Ma为马赫数。马赫数越大,温度上升越显著。
热解析中的作用
在什么样的问题中这会变得重要?是火箭或极超音速飞行器吗?
在马赫数超过5的极超音速中,外壳因摩擦热而达到数千度,直接影响机体材料选择和冷却设计。但在喷气客机(Ma≈0.85)中,引擎内的跨音速流和高压涡轮叶片的热设计中也不能忽略。在CFD翼面热流量评估中,"壁面温度是否高于恢复温度"可作为判断是否需要冷却和热流方向(流体→壁还是壁→流体)的基准。
在CFD分析中如何准确计算这个值呢?
需要进行考虑可压缩性的分析(密度基本求解器或带低马赫数修正的压力基本求解器)。在边界条件设置中,将壁面设置为"绝热壁(adiabatic wall)"时,恢复温度会自动计算出来。反过来,在指定实际壁面温度的"等温壁"边界条件中,也可以以绝热温度为基准使用,以准确计算热流量。
相关用语
请告诉我与绝热温度相关的概念。
低速时可以忽略,但马赫数上升后就不能忽略了。速度的平方效应导致的摩擦热成为设计的主角,这确实是个有意思的领域啊!
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