Кіріспе

Сұйықтың қозғалысы сыртқы күш арқылы туындайтын жағдайда, күшті конвекция – бұл сұйықтың қозғалысын сыртқы күш (мысалы, сорғы, желдеткіш, вакуумдық құрылғы және т.б.) тудыратын механизм немесе тасымалдау түрі. Табиғи конвекция, жылу сәулеленуі және жылу өткізгіштігімен қатар, бұл жылу берудің бір әдісі болып табылады және жылу энергиясының көп мөлшерін өте тиімді түрде тасымалдауға мүмкіндік береді.

Қолданбалар

Бұл механизм күнделікті өмірде кеңінен таралған, оның ішінде орталық жылу жүйелерінде, кондиционерлерде, бу турбиналарында және көптеген басқа да машиналарда кездеседі. Күшті конвекция инженерлерге жылу алмастырғыштарды жобалауда немесе талдауда, құбырлардағы ағын мен әртүрлі температурадағы пластина үстінен ағынды зерттеуде жиі ұшырасады (мысалы, ғарыш кемесінің қайтадан атмосфераға кірген кездегі қанатының жағдайы сияқты).

Аралас конвекция

Кез келген мәжбүрлі конвекция жағдайында, гравитациялық күштер бар болғанда (яғни, жүйе инерциялық қалыпта немесе еркін түсуде болмаса) әрқашан қандай да бір деңгейде табиғи конвекция болады. Егер табиғи конвекция маңызды болса, мұндай ағындар әдетте аралас конвекция деп аталады.

Математикалық талдау

Әлеуетті аралас конвекцияны талдағанда Архимед саны (Ar) деп аталатын параметр еркін және мәжбүрлі конвекцияның салыстырмалы күшін сипаттайды. Архимед саны – Грашоф санының Рейнольдс санының квадратына қатынасы, ол көтергіш күш пен инерция күшінің арақатынасын көрсетеді және табиғи конвекцияның үлесін білдіреді. Егер Ar ≫ 1 болса, табиғи конвекция басым болады, ал егер Ar ≪ 1 болса, мәжбүрлі конвекция басым болады. Табиғи конвекция маңызды фактор болмаған жағдайда, мәжбүрлі конвекция теорияларын қолданатын математикалық талдау көбінесе дәл нәтижелер береді. Мәжбүрлі конвекцияда маңызды параметр – Пекле саны, ол жылудың адвекциясы (ағынмен қозғалысы) мен диффузиясының (жоғары концентрациядан төменге қозғалысы) арақатынасын көрсетеді. Пекле саны бірлікке (1) қарағанда әлдеқайда жоғары болса, адвекция диффузияға басымдық етеді. Сол сияқты, әлдеқайда кіші қатынастар адвекцияға қарағанда диффузияның жоғары деңгейін көрсетеді.