射流冲击换热强化的场协同及热力学耦合

射流冲击换热具有广泛的工程应用背景,其垂直入射时的局部传热强化效应已得到了实验及数值方法验证.基于流动换热过程的热流散度方程,分别就固体壁面被加热及冷却两种情况,对射流冲击换热中传热及传质过程的交叉效应进行热力学分析.结果表明,射流冲击换热中蕴含了能量传递及转换过程的两种强化机制,即两个自发过程之间的场协同机制及一个自发过程与一个非自发过程之间的热力学耦合机制;无论加热壁面还是冷却壁面的情况下,当冲击流垂直壁面入射时,局部换热效果达到最优.揭示射流冲击换热强化的热力学机制,将为各种动力机械通过改变射流冲击叶片方式提高其能量传递转换效率提供理论基础.