流体固定为空气（ρ=1.2 kg/m³、ν=1.5×10⁻⁵ m²/s、k=0.026 W/(m·K)、Pr=0.71）。
上=喷嘴（圆筒）/蓝箭头=喷流/下=冲击板（红=高温、蓝=低温）/黄标=滞止点
横轴=无量纲半径 r/D/纵轴=局部热传递系数 h（黄标=滞止点 r/D=0）
圆形喷嘴空气喷流垂直冲击平板时，滞止点附近的边界层极端薄化，热传递被强烈增强。本工具基于Martin相关式的简化公式（教科书代表式）来评估平均Nu。
Reynolds数（喷嘴出口）。U为喷嘴出口流速，D为喷嘴直径，ν为动粘性系数：
$$Re = \frac{U\,D}{\nu}$$
Nusselt数代表式。Pr为Prandtl数，H/D为冲击距离比：
$$Nu = Re^{0.5}\,Pr^{0.42}\,(H/D)^{-0.1}$$
热传递系数h和热流密度q。k为空气的热导率，T_w−T_∞为墙面和流体的温度差：
$$h = \frac{Nu\,k}{D},\qquad q = h\,(T_w - T_\infty)$$
滞止点处h达到最大值，随着半径 r/D 增加而指数衰减（径向分布用指数衰减近似）。
喷流冲击冷却模拟器简介
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计算机的 CPU 这么小却发热量这么大。我听说有时普通的风扇吹冷却是不够的，有什么特殊的冷却方式吗？
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其中一种就叫"喷流冲击冷却"。简单来说，就是用喷嘴把空气或液体的喷流直接喷向要冷却的表面，在冲击点形成极薄的边界层来快速散热。你试着在上面的模拟器里把"喷嘴出口流速 U"加大，你会看到Reynolds数 Re 和 Nusselt 数 Nu 一下子就飙升。
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我注意到图上热传递系数 h 在滞止点最高，然后向外衰减。但奇怪的是，那个点处流速接近零，怎么反而冷却效果最好呢？
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问得好！虽然速度在滞止点几乎为零，但喷流垂直于板面急剧减速，所以热边界层被压扁得极薄。记住这个关系：热阻 ≈ 边界层厚度 / 导热系数。边界层越薄，热阻就越小，热传递系数 h 就越大。这样就出现了"速度虽然慢，但散热特别快"的看似矛盾的现象。
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那如果我把喷嘴贴得很近呢？比如把"冲击距离比 H/D"设成 2，这样 Nu 看起来不是最大吗？
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这就是问题所在。喷嘴离得太近反而效率不是最高。当 H/D 太小时，喷流的势流核直接打到板上，喷流的湍动强度不够，热传递反而得不到充分增强。而且噪音和压力损失会很大。实际工程中常用 H/D = 4～8。这个公式中 (H/D)^(-0.1) 这一项的影响非常弱，所以 H/D=2 和 12 的 Nu 也就差个 30% 左右，可以说是个"广谷"，设计时要综合考虑噪声、压力损失和组装性。
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右下角计算出的"热流密度 q"是 13 kW/m²。这个数字大吗？
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很大！散热器的翅片表面，自然对流大约是 5～10 W/(m²·K)，风冷强制对流是 30～80，而喷流冲击可以达到几百甚至上千。用现在的默认值（U=30、D=10mm）算下来 h=266、ΔT=50K，q=13 kW/m² 确实远超普通风冷的能力。这也是为什么电子设备散热、玻璃强化、涡轮叶片冷却都用它的原因——当你需要在局部快速散热时，喷流冲击就是绝招。
常见问题
电子器件冷却中有哪些实际应用例子？
CPU、GPU、IGBT功率模块等高热流密度器件的散热中，常在散热器背面布置多个喷嘴组成的"喷嘴阵列"。空气冷却能达到几百 W/(m²·K)，而用绝缘液体喷流冷却可以达到数千甚至数万 W/(m²·K)，能处理普通风冷难以应对的热密度。数据中心服务器和车用功率电子器件的冷却越来越多地采用这一方案。
玻璃强化（钢化）中如何应用？
建筑和汽车用的强化玻璃，是将加热至软化点的玻璃板，用上下两侧多排喷嘴的空气喷流进行急冷。表面先冷却收缩，内部还保持高温，形成表面压缩应力、内部拉伸应力的残留应力分布，这让玻璃的破坏强度提高数倍。喷嘴布置和 H/D 的优化直接影响产品质量。
Reynolds数依赖性有多强？
本工具采用的代表式 Nu ∝ Re^0.5，说明 Nu 随 Re 的平方根增长。换句话说，把流速提高 4 倍，Nu 和 h 只增加 2 倍。但是风机功耗与流速的 3 次方成正比，4 倍流速意味着 64 倍的功耗！这样非常不经济。实务中一般在 Re=10000～80000 范围选择最优工作点，以获得足够的 h 同时不至于功耗过大。
单个喷嘴和喷嘴阵列的区别是什么？
单个喷嘴的 h 在滞止点最大，向外指数衰减，无法均匀冷却大面积。多个喷嘴排成阵列时，需要考虑相邻喷流的相互干涉和排气流路（横向流），通过优化喷嘴间距 s/D、排列方式和排气槽设计，才能平衡平均热传递和温度均匀性。
实际应用
电子器件的高密度冷却： 服务器 CPU、GPU，电动车逆变器的 IGBT，激光二极管等高热流密度器件，都在散热器背面或直接在器件表面应用喷流冲击，以降低局部热阻。微流道与喷流冲击的结合，以及绝缘液体（氟系液体）直接喷流冷却也在研发和实用化中。
涡轮发动机和燃气轮机叶片的内部冷却： 受高温燃烧气流冲击的涡轮叶片，通过叶片内部向叶壁喷出冷却空气进行"冲击式内冷"，是标准冷却技术。结合薄膜冷却和对流冷却，使叶片能在远高于材料耐热极限的燃烧气温下运行。
玻璃和金属的急冷热处理： 玻璃物理强化、钢板连续热处理、挤出材料冷却等工艺中，喷流冲击都是提供均匀冷却速率的标准手段。冷却速率决定了残留应力、组织结构和最终强度，所以喷嘴设计直接影响产品质量。
食品和印刷的干燥： 谷物片、糕点、纸张、涂层干燥等工艺中，也常用热风或干燥空气的喷嘴阵列。它能同时加强热传递和物质传递，在传送带上均匀快速地干燥被处理物。
常见误区和注意
最常见的误区是认为"流速越快散热越好"，甚至流速和 h 成正比 。实际上按本工具的代表式，Nu ∝ Re^0.5，所以 h 只与流速的平方根成正比。流速加倍，h 只增加 1.4 倍，但风机功耗增加 8 倍！这是为什么设计时要找"必要的 h"对应的最小流速，这样才能省能耗。你可以在模拟器里拉动 U 滑块，看看后面的 Nu 增长是怎样逐渐变缓的。
第二个常见误解是"喷嘴离板越近冷却越好" 。代表式中的 (H/D)^(-0.1) 指数太小，H/D=2 和 H/D=12 的 Nu 才差 30% 左右。太近的话喷流势流核直接打到板上，湍动强度不足，而且噪音和反冲气流问题严重。实务中 H/D = 4～8 是公认的最优范围，可看作一个"宽谷"，要在这个范围内根据噪声、压损、组装等因素综合选取。
最后，要明白本工具计算的是"滞止点附近的平均热传递系数"，不是整个被冷却面的平均值 。从 h(r/D) 的分布图可以看到，离滞止点越远 h 衰减越快，r/D=3 时已经降到滞止点的一半以下。如果被冷却面积大，需要用喷嘴阵列或查阅 Martin 完整相关式、Goldstein 相关等更复杂模型。本工具主要是快速掌握单喷嘴冷却能力上限的参考。
具体计算例子
电子器件散热的实例：喷嘴流速U=25 m/s、直径D=6 mm、冲击距离比H/D=2.0、温度差ΔT=40 K，计算可得Re≈10,000、滞止点Nusselt数Nu≈130～150。使用空气导热率λ=0.026 W/(m·K)，热传递系数h = Nu·λ/D ≈ 560 W/(m²·K)，冲击面积0.28 cm²时热流密度q = 560×40 ≈ 22.4 kW/m²。玻璃强化中采用同样流速而加大温度差(ΔT=80 K)，可得q=44.8 kW/m²，冷却效率翻倍。