При исследовании теплоотдачи при естественной конвекции используются несколько ключевых критериев подобия. Эти критерии помогают сравнивать различные экспериментальные и теоретические модели, а также позволяют прогнозировать поведение системы в различных условиях. Основные критерии подобия включают:

• Число Рейнольдса (Re): Это безразмерная величина, которая показывает соотношение инерционных сил к вязким силам. Для естественной конвекции число Рейнольдса рассчитывается по формуле:
1. Re = (ρ * V * L) / μ
2. где ρ - плотность жидкости, V - скорость потока, L - характерный размер, μ - динамическая вязкость.
• Число Нуссельта (Nu): Это также безразмерная величина, которая характеризует эффективность теплоотдачи. Для естественной конвекции число Нуссельта связывает конвективный и проводниковый теплообмен:
1. Nu = h * L / k
2. где h - коэффициент теплоотдачи, L - характерный размер, k - теплопроводность материала.
• Число Прандтля (Pr): Это безразмерная величина, которая показывает соотношение вязкости к теплопроводности. Она определяется как:
1. Pr = ν / α
2. где ν - кинематическая вязкость, α - коэффициент теплопроводности.
• Число Грасгофа (Gr): Это число, которое характеризует влияние силы тяжести на движение жидкости. Оно определяется как:
1. Gr = g * β * ΔT * L^3 / ν^2
2. где g - ускорение свободного падения, β - объемный коэффициент теплового расширения, ΔT - разница температур, L - характерный размер, ν - кинематическая вязкость.

Эти критерии подобия позволяют исследователям и инженерам анализировать и предсказывать поведение систем, связанных с естественной конвекцией, а также проводить масштабируемые эксперименты и моделирование.