垂直平板的自由对流

资 源 简 介

垂直平板的自由对流

详 情 说 明

垂直平板自由对流是传热学中的经典问题，研究在无外力驱动下流体因温度差引起的自然流动现象。该现象广泛存在于电子设备散热、建筑通风等工程场景中。

核心机制： 当垂直平板与周围流体存在温差时，靠近壁面的流体受热膨胀，密度降低形成上升流，较冷流体则补充形成循环。这种由浮力驱动的流动称为自然对流或自由对流。

影响因素分析： 温差大小直接影响浮力强弱 流体物性（粘度、热导率、膨胀系数） 平板高度决定流动发展空间 重力加速度影响浮力大小

典型特征： 流动会形成边界层结构，从上至下可分为： 起始段（流动刚开始发展） 充分发展段（形成稳定速度/温度分布） 出口效应区（顶部扰动区域）

工程应用中通常关注Nusselt数，该无量纲参数表征对流换热强度与纯导热的比值。对于层流状态，其与Rayleigh数的1/4次方成正比；湍流状态则与1/3次方相关。