Теория подобия в приложениях конвективного теплообмена, критерии подобия и критериальные уравнения.   274

Конвективный теплообмен описывается системой дифференциальных уравнений и условиями однозначности с большим количеством перемен­ных. Аналитическое решение полной системы уравнений на­талкивается на серьезные трудности.

Поэтому большое значение при­обретает экспериментальный путь исследования. С помощью экспери­мента для определенных значений аргументов можно получить числовые значения искомых переменных и затем подобрать уравнения, описываю­щие результаты опытов.

Однако для исследования влияния на процесс какой-либо одной величины остальные нужно сохранять неизменными, что не всегда возможно из-за большого количества переменных.

Кроме того, при этом нужно быть уверенным, что результаты, получаемые с помощью какой-либо конкретной установки (модели), можно перенести и на дру­гие аналогичные процессы (образец).

Эти трудности помогает разрешить теория подобия.

С помощью теории подобия размерные физические ве­личины можно объединить в безразмерные комплексы, причем так, что число комплексов будет меньше числа величин, из которых составлены эти комплексы. Полученные безразмерные комплексы можно рассма­тривать как новые переменные.

При введении в уравнения безразмерных комплексов число величин под знаком искомой функции формально сокращается, что упрощает исследование физических процессов.

Кроме того, новые безразмерные переменные отражают влияние не только отдельных факторов, но и их совокупности, что позволяет легче определить физические связи в ис­следуемом процессе.

Для практического использования выводов теории подобия необхо­димо уметь приводить к безразмерному виду математические описания изучаемых процессов.