ных эффектов (ответственных за расходование мощности на переме-
щение теплоносителя), с другой:
St
=
с
f
/
2
.
(1)
Процессы переноса теплоты и количества движения осуществля-
ются одними и теми же носителями, но это еще не определяет вида
зависимости между интенсивностью теплообмена и гидродинамиче-
ским сопротивлением. Очевидно, что существенное влияние должны
оказывать распределения температуры и скорости, формирующиеся в
пределах области переноса. Соотношение, выраженное в форме ана-
логии Рейнольдса (1), получается только в том случае, когда поле
температуры у стенки подобно полю скорости:
u
u
∞
=
Т
−
Т
ст
Т
∞
−
Т
ст
.
(2)
Это требование с достаточной точностью удовлетворяется для без-
градиентного течения теплоносителя вдоль поверхности, не обладаю-
щей продольной кривизной (например, течение внутри прямых труб и
каналов постоянного сечения, продольное обтекание плоских поверх-
ностей при Pr
= 1
).
При усложнении физической обстановки процесса аналогия Рей-
нольдса теряет силу, а соотношение между расходуемой мощностью
и достигаемой интенсивностью теплообмена становится менее благо-
приятным и должно быть заменено более сложными зависимостями.
К сожалению, пока не существует теории, которая дала бы возмож-
ность определить вид этих зависимостей для различных конкретных
условий и позволила найти общее решение, из которого они полу-
чились бы как частные случаи. Таким образом, аналогия Рейнольдса
получила смысл ограничения особого рода, которым устанавливается
нижний, физически возможный предел для затрачиваемой мощности
при данной интенсивности конвективного теплообмена. Тем самым
утверждалось, что именно в этих простейших условиях, когда дей-
ствует аналогия Рейнольдса, реализуется наивыгоднейшее соотноше-
ние между интенсивностью теплообмена и расходуемой мощностью.
Более детальное и глубокое изучение механизма процессов пере-
носа показало, что такая концепция аналогии Рейнольдса неудовле-
творительна [3–6]. В определенных случаях она верна и правильно
характеризует некоторые стороны рассматриваемого процесса, одна-
ко при нарушении подобия полей скорости и температуры аналогия
становится недействительной и начинают действовать другие соотно-
шения. Ухудшить условия процесса гораздо легче, чем их улучшить.
Любые изменения физической обстановки, обусловленные случайны-
ми причинами и приводящие к нарушению подобия распределений
4 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 2
