能量方程

能量守恆在流體力學中的表達式

流體微元的內能增量等於通過熱傳導進入微元體的熱量、微元體中產生的熱量及周圍流體對微元體所作功之和。

目錄

正文


析計算熱量傳遞程基程,程非溫流系統量衡算系式,即:
()
式ρ為密度;為內能U對時間τ的隨體導數,表述單位體積流體內能的變化率;為周圍流體以熱傳導方式輸入單位體積流體的熱流量;為單位體積流體所作的膨脹功率(p為壓力、V為體積);φ為單位體積流體於單位時間內由摩擦使機械能變為內能之值;為單位時間單位體積流體產生的熱量(如反應熱)。
對於不可壓縮流體,在無膨脹功、忽略摩擦損耗、無熱量產生等條件下,將熱傳導速率用傅里葉定律表述,則方程式(1)成為:
(2)
式中cp為定壓比熱容(見熱化學數據);λ為熱導率;T為溫度。此式又可寫成:
(3)
式中α為導溫係數,詳細寫出上式中運算元所包含的各項,可得:
能量方程
式中和為速度分量。如果已知流體速度分佈,就可對能量方程用解析法或數值法求解,得到溫度分佈。如果流動速度為零,上式即簡化為熱傳導方程:
(5)