本题通过数值计算求解。如下图所示,圆柱周围选择一块区域,这一区域要足够大,以消除区域边界的影响,使得这一区域能够体现大空间的自然对流。
边界条件设置上,在圆柱上设置
℃ 的恒定温度;在环境边界上设置恒定的参考压力,并给定 0 ℃ 的恒定温度。
采用常温常压的空气物性,给定重力加速度为
m/s
2。
调用 MHT 的求解器内核,求解得到圆柱周围的温度分布如下图所示。
然后根据计算结果计算对流换热系数。对圆柱表面积分可以得到总传热功率:
\( \Phi = \int\limits_{wall} {\lambda \frac{\partial T}{\partial n} } dA = \) W
最后根据温差和换热面积可以计算得到平均换热系数:
\( h = \frac{\Phi}{ A \Delta T} = \frac{\Phi}{\pi D \Delta T} = \) W/(m2∙K)