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基于场协同原理的强化传热新视角
传热是热力学的基本过程之一，涉及到热能从一个物体传递到另一个物体的过程。
传
热的研究可以帮助我们理解和改进许多工业和自然过程，如能源转化、热管设计、电子设
备散热等。
传热的方式有三种：传导、对流和辐射。
传导是热量在固体或流体中的直接传递，对
流是液体或气体中由流动引起的传热，辐射是热能以电磁波的形式传递。
过去的热传递研究主要关注传热方式的独立性，即在不同传热方式之间没有相互作用。
实际情况中，传热过程通常是综合各种传热方式的结果。
了解多种传热方式之间的相互作
用对于准确预测和优化传热过程至关重要。
在这方面，基于场协同原理的新视角提供了一种独特的方法。
场协同原理认为，不同
传热方式之间的相互作用的本质是因为它们共享相同的物理场。
传导和对流之间的相互作
用是通过物质的运动和温度分布之间的耦合来实现的。
辐射和对流之间的相互作用是通过
介质的吸收和辐射能量之间的关系来实现的。
基于场协同原理的新视角还可以帮助我们优化传热过程。
通过理解不同传热方式之间
的相互作用，我们可以设计更有效的传热设备和系统。
可以通过调整流体流动的方式来改
变对流和传导之间的相互作用，从而提高传热效率。
该新视角还可以用于优化材料的热传
导性能，从而改善传热设备的性能。
传热学作业---《场协同原理》航空航天工程学部04040203班2010040402084蔡莉2013年5月31日场协同原理04040203班2010040402084蔡莉一、内容该原理认为，在速度场、温度梯度分布一定的条件下，二者之间的夹角(场协同角)对对流传热强度有重要影响，夹角越小，传热强度愈高。
⏹场协同概念：流动当量热源不仅取决于速度场、热流场、夹角场的绝对值，还取决于这三个标量值的相互搭配。
对流换热中速度场与热流场的配合能使无因次流动当量热源强度提高，从而强化传热，此时称速度场与热流场协同较好。
理论研究表明,流体与壁面之间的换热率与速度场和温度梯度场(热流场)的协同程度有着密切关系。
当换热系统中的速度场和温度梯度场达到充分协同时,换热就达到最优,流体流动所需功耗与其换热率的投入产出比就会达到最佳。
根据速度场和温度梯度场的协同程度,表征对流换热强度的准则数Nusselt数存在着上限和下限,分别是Nu=Re•Pr和Nu=0,一般换热结构的换热率均处在此上、下限之间.该理论被称为场协同理论,它的建立无疑对强化传热技术的发展有重要促进作用。
强化能量的传递与转换过程是人们所关注的重要课题, 几十年来人们进行了大量的理论与实验研究, 取得了很大的进展并获得实际的应用。
然而, 在研究其强化机制方面一直缺乏统一的理论。
例如, 在研究强化对流热传输时, 无论是理论分析、实验研究还是数值计算都把注意力集中于讨论和求得对流换热系数h 和反映对流换热强度的无量纲数Nu。
过增元等[2][3]从场协同的观点分析了对流换热的机制, 提出了场协同原理, 指出换热强度的大小不仅取决于温度梯度、流体的速度和物性,还取决于速度场与热流场的协同程度。
⏹对流换热的物理机制（1）对流换热从本质上来说是具有内热源的导热，流体的运动起着当量热源的作用。
（2）对流换热的强度取决于当量热源的强度，它不仅取决于流体与固壁的温差、流动速度和流体的热物理性质和输运性质，而且还取决于流体速度矢量与热流矢量的夹角。
传热过程中的场协同作用应用分析
场协同作用是近几十年来科学家们研究的一个热点前沿性课题，它也可以应用于传热过程之中。
在传热过程中，场协同作用的概念及应用，其起着重要的作用。
所谓场协同作用，指的是一定范围内，多场或多物性之间相互作用，其效果是大于各单独场或物性作用之和，或等于它们的总和。
传热过程中，场协同作用分为直接协同作用和间接协同作用，其中直接协同作用又可以分为绝对型和相对型。
对于绝对型的直接协同作用，当有一种作用场存在时，传热率可以超过多存在两种作用场中最大传热率的那种作用场。
例如，当湍流流体运动携带有热能时，气体流体在运动中受到电磁场的影响，可以使传热率升高，从而更好地传递热量。
而相对型协同作用，则指场与场之间或物性与物性之间相互作用，其和少于各单独场或物性作用之和。
例如，当电磁场和热场被耦合在一起时，其传热率较两个存在单独的场的传热率的和低一些，这源于当场与场之间相互作用时，会出现抵消或削弱的情况，使得热量的传递得不到很好的控制。
传热过程中科学家们对场协同作用的研究，几乎影响了几乎所有的工程领域，尤其是能源和动力系统等。
例如，在水力系统中，可以利用热场协同作用，来改善水中热量传输的能力，提高水力发电机组的运行效率。
总之，随着科学技术的发展，研究把场协同作用运用到传热过程中，对传热过程有着重要作用，而且能实现热量传播质量的提高，同时从传热领域和节能减排领域都能产生重大的科学经济效益。
基于场协同原理的强化传热新视角传热是现代工程实践中的一个重要问题，其在许多领域都具有极其重要的应用，如发电、空调、冷却等。
因此，如何提高传热效率、降低传热阻力是一个长期存在并值得研究的问题。
场协同是多学科交叉研究的一个重要内容，其本质是指场之间的相互合作与共同发挥作用。
传热领域也有类似的概念，称之为传热协同。
一般而言，传热区域内存在的多个物理场互相耦合，相互影响。
传热协同的研究就是寻找这些物理场之间的协同关系，并利用这种关系去提高传热效率以及降低传热阻力。
近年来，传热协同原理已经成为热科学领域研究的一个新方向。
传热协同原理包含以下几个基本部分：多场耦合、协同增强、协同优化以及协同减阻。
其中，多场耦合指的是传热区域内存在不止一个物理场，这些场之间相互交换物质、能量、动量等，并通过物理作用机制实现传热。
协同增强指的是在多场耦合的基础上，通过相互作用的方式，使得传热效率得到增强。
协同优化指的是在协同增强的基础上，利用不同场之间的协同关系，从而优化传热系统，使其在设计、运行等方面得到优化。
协同减阻指的是在协同优化的基础上，通过改变场之间的作用机制，实现对传热阻力的降低。
在传热协同的研究中，场之间的相互作用机制是非常重要的。
传热区域内存在的多个物理场之间可以通过热对流、热辐射、热传导等方式进行相互作用，其中，热对流以及热辐射作用尤其重要。
热对流作用是指通过液体或气体的流动，将热量带走的过程，因此对于流体介质中的传热具有重要作用。
热辐射作用是指通过辐射的方式，将热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
在太空、真空等环境下，热辐射作用成为热传递的主要方式。
在场协同的基础上，我们可以通过改变场之间的作用机制，从而实现对传热效率以及传热阻力的调节。
例如，在热对流传热中，我们可以通过改变流体的流速、流量等参数，从而实现对传热效率的调节。
在热辐射传热中，我们可以通过改变物体表面的发射系数、反射系数等参数，从而实现对传热效率的调节。
基于场协同原理的强化传热新视角传热是物体之间热量传递的过程，是各种工程和科学领域中的重要问题。
传热的目的是为了使物体之间的温度趋于均匀，以满足热流的要求。
强化传热是指通过改变传热介质或传热界面的某些特性，来提高传热效率。
场协同原理是近年来工程热物理领域的一个新兴概念，指的是在传热过程中，不同的场（如温度场、流场、应力场等）之间的相互协同作用。
场协同原理认为，在传热过程中，不同场之间的相互作用会影响传热效果。
传统的传热理论往往只考虑了温度场的影响，而忽略了其他场的作用。
在实际的传热过程中，流体的运动状态、介质的物理性质以及传热界面的形态等因素都会对传热效果产生重要影响。
在对流传热过程中，流体的流动状态对传热效果有着重要影响。
当流体处于湍流状态时，流体的混合程度较高，传热效率也相对较高。
而当流体处于层流状态时，流体的混合程度较低，传热效率也相对较低。
通过调节流体的流动状态，可以实现对传热效果的强化。
介质的物理性质也会对传热效果产生影响。
传热介质的热导率、密度和比热等物理性质都会影响传热速率。
通过选择合适的传热介质，可以实现对传热效果的强化。
传热界面的形态也会对传热效果产生影响。
在接触传热过程中，传热界面的表面粗糙度会影响传热界面的接触面积，从而影响传热速率。
通过调节传热界面的形态，可以实现对传热效果的强化。
基于场协同原理的强化传热新视角提供了一种全新的思路和方法来优化传热过程。
通过综合考虑温度场、流场、应力场等不同场之间的相互作用，可以实现对传热效果的精确控制，进而提高传热效率。
这一新视角为传热工程的发展和应用带来了新的机遇和挑战。
基于场协同原理的强化传热方法不仅能够提高传热效率，还能够降低能耗和环境污染，具有重要的理论和实际意义。
习题平板2-1 用平底锅烧开水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为424002/m W 。
使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm 的水垢。
假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，试计算水垢与金属锅底接触面的温度。
水垢的导热系数取为1W/(m.K)。
解：由题意得424001003.0111=-=w t q ＝w/m 2所以t=238.2℃2-2 一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm.,152mm 及9.5mm ，导热系数分别为45)./(K m W ,0. 07)./(K m W 及0.1)./(K m W 。
冷藏室的有效换热面积为37.22m ，室内外气温分别为-2℃及30℃，室内外壁面的表面传热系数可分别按1.5)./(2K m W 及2.5)./(2K m W 计算。
为维持冷藏室温度恒定，试确定冷藏室内的冷却排管每小时需带走的热量。
解：由题意得332211212111λδλδλδ++++-⨯=Φh h t t A ＝2.371.00095.007.0152.045000794.05.215.11)2(30⨯++++--＝357.14W357.14×3600＝1285.6KJ2-3有一厚为20mm 的平板墙，导热系数为1.3)./(K m W 。
为使每平方米墙的热损失不超过1500W,在外表面上覆盖了一层导热系数为0.12)./(K m W 的保温材料。
已知复合壁两侧的温度分别为750℃及55℃，试确定此时保温层的厚度。
解：依据题意，有150012.03.1020.0557502221121≤+-=+-=δλδλδt t q ，解得：m 05375.02≥δ 2-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A 及B 组成，且B A δδ2=(见附图)。
已知)./(1.0K m W A =λ,)./(06.0K m W B =λ,烘箱内空气温度4001=f t ℃，内壁面的总表面传热系数)./(501K m W h =。
