『传热学』这些工科生，几代人都学错了传热学，70年间教科书一直错！
无论是流经工业工厂冷凝板的水 ， 还是流经加热和冷却管道的空气 ， 流经平坦表面的流体都是现代生活许多过程的核心现象 。 然而 ， 一项新的分析显示 ， 这一过程的各个方面一直知之甚少 ， 一些方面被错误地教授给了几代工科学生 。 这项研究检查了几十年来发表关于流体流动的研究和分析 。 研究发现 ， 虽然大多数本科教科书和传热学课堂教学都将这种流动描述为：两个不同的区域被突然转变隔开 ， 但实际上有三个不同的区域 。
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研究人员表示：一个漫长的过渡区与第一个和最后一个区域一样重要 。 这种差异与流体可以流动的两种不同方式之间的转换有关 ， 当水或空气开始沿着平整的固体薄片流动时 ， 就会形成一个薄的边界层 。 在该层内 ， 由于摩擦力 ， 最靠近曲面的部分几乎不会移动 ， 恰好在其上方的部分流动得更快 ， 依此类推 ， 直到它以原始流动的全速移动 ， 这种穿过薄边界层的稳定、渐进的速度增加称为层流 。
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图示：加热或冷却表面的流体从平滑流动过渡到混合湍流 ， 麻省理工学院一项新的研究分析表明 ， 过渡区对热流和温度控制也很重要 。
但是再往下走 ， 气流就会改变 ， 分裂成混乱的漩涡和漩涡 ， 也就是所谓的紊流 。 这种边界层的性质决定了流体传热效果 ， 这对许多冷却过程(如高性能计算机、海水淡化厂或发电厂冷凝器)至关重要 。 学生们已经被教导计算这种流动的特征 ， 就像从层流突然转变为湍流一样 。 但是麻省理工学院水和机械工程Abdul Lateef Jameel教授John Lienhard仔细分析了公布的实验数据 ， 发现忽略了这一过程的一个重要部分 ， 这一发现现已发表在《传热学》期刊上 。
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Lienhard对传热数据的回顾 ， 揭示了层流和湍流之间有一个重要的过渡区 。 这个过渡区的热流阻力在另外两个区之间逐渐不同 ， 这个区和它前面的层流区一样长 ， 也很独特 。 这些发现可能对从海水淡化或其他工业规模过程的热交换器设计 ， 到理解喷气发动机中的空气流动等方方面面都有潜在影响 。 事实上 ， 致力于这类系统的大多数工程师都知道长过渡区的存在 ， 即使本科教科书中没有这一点 。
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现在 ， 通过澄清和量化这一转变 ， 这项研究将有助于使理论和教学与现实世界的工程实践保持一致 ， 但在在过去的六七十年里 ， 突然转变的概念在传热学教科书和教室里已经根深蒂固了 。 理解沿平坦表面流动的基本公式 ， 是所有更复杂流动情况的基本基础 ， 例如曲形的飞机机翼或涡轮叶片上的气流 ， 或航天器重新进入大气层时的冷却 ， 平坦表面是理解这些东西如何工作的起点 。 平面理论是由德国研究员Ernst Pohlhausen于1921年提出 。
经常‘调整’数据才可以
但即便如此 ， 实验室实验通常不符合理论假设的边界条件 。 实验室板块可能有一个圆形的边缘或温度不均匀 ， 所以20世纪40年代、50年代和60年代的研究人员经常‘调整’他们的数据 ， 以迫使他们与这一理论相一致 。 另外 ， 良好的数据和这一理论之间的差异 ， 也导致了传热学文献中专家之间的激烈分歧 。 研究发现 ， 英国航空部的研究人员在1931年发现并部分解决了表面温度不均匀问题 。
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但是他们不能完全解决他们推导出的方程式 ， 这得等到1949年开始使用数字计算机才行 ， 与此同时 ， 专家之间的争论仍在酝酿之中 。 研究人员看正在教授学生的方程式实验基础 ， 意识到研究人员几十年来就知道这种转变发挥了重要作用 ， Lienhard表示：想用这些方程式绘制数据 ， 这样 ， 学生们就可以看到这些方程式工作得有多好 ， 我一直看着实验文献 ， 一直追溯到1930年 ， 收集这些数据让一些事情变得非常清楚：
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