Принудительная конвекция — это механизм или тип транспорта, при котором движение жидкости создается внешним источником (например, насосом, вентилятором, всасывающим устройством и т. д.). Наряду с естественной конвекцией , тепловым излучением и теплопроводностью это один из методов передачи тепла, позволяющий очень эффективно переносить значительные объемы тепловой энергии.
Этот механизм очень часто встречается в повседневной жизни, включая центральное отопление , кондиционирование воздуха , паровые турбины и многие другие машины. С принудительной конвекцией часто сталкиваются инженеры, проектирующие или анализирующие теплообменники , поток в трубах и поток над пластиной при температуре, отличной от температуры потока (например, случай крыла шаттла во время входа в атмосферу). [1]
В любой ситуации вынужденной конвекции всегда присутствует некоторое количество естественной конвекции, если присутствуют гравитационные силы (т. е. если система не находится в инерциальной системе отсчета или в состоянии свободного падения). Когда естественная конвекция не является незначительной, такие потоки обычно называют смешанной конвекцией .
При анализе потенциально смешанной конвекции параметр, называемый числом Архимеда (Ar), параметризует относительную силу свободной и вынужденной конвекции. Число Архимеда — это отношение числа Грасгофа к квадрату числа Рейнольдса , которое представляет собой отношение силы плавучести к силе инерции и которое обозначает вклад естественной конвекции. Когда Ar ≫ 1, доминирует естественная конвекция, а когда Ar ≪ 1, доминирует вынужденная конвекция.
Когда естественная конвекция не является существенным фактором, математический анализ с теориями вынужденной конвекции обычно дает точные результаты. Важным параметром в вынужденной конвекции является число Пекле , которое представляет собой отношение адвекции (переноса течениями) и диффузии (перехода от высоких к низким концентрациям) тепла.
Когда число Пекле намного больше единицы (1), адвекция доминирует над диффузией. Аналогично, намного меньшие отношения указывают на более высокую скорость диффузии по сравнению с адвекцией.
