2 对流热交换
2.1 牛顿冷却定律和对流热阻
[Joule/s = Watt] Convective heat flux, Power
TP [K or °C] Temperature of plate
Ta [K or °C] Ambient temperature
 or h [W/(m²*K)] Heat exchange coefficient
牛顿冷却定律表明：由平面进入到空气中的热量与温差和面积成线性关系。
这个比例系数 称为热交换系数。 不是一个常数，而是随着对流的类型（强迫对流、自然对流）、空气流速以及特征尺寸变化的。上式描述了板子在获取热量和散去热量之间的热量平衡。如果板子获得的热量为 ，则我们可以通过上式来估计板子的平均温度为：
 
如果板子的六个面有不同的 值，则：
 
对于自然对流的情况， 值大约在5－10 ，在强迫对流情况中， 随着冷却空气的流速变化。
实例：具有10W热功耗的欧洲标准板子（ ）在自然对流情况下的平均温度为多少？我们假定热功耗的散失是在板子上平均分布的。我们采用 。PCB板的前后两面作为散热区域。
注意：在Flotherm中，热交换系数 不需要输入，这个值软件会自动计算。

2.2 Nusselt数和平板对流
文献：
M. Wutz (1991): Wärmeabfuhr in der Elektronik, Vieweg Verlag
W. Wagner (1998): Wärmeübertragung. Vogel Verlag (Kamprath-Reihe)
VDI Wärmeatlas …
Incoprera ….
通常情况下Flotherm用户不需要担心热交换系数 。但以下所述的内容有助于验证仿真结果的正确性。可以采用努塞尔（Nusselt）准则数来估计热交换系数 。从而产生了相应的公式和图表来揭示哪些因素会促使热量的传递。
努塞尔（Nusselt）数是一个无量纲的准则数，并且由热交换系数 、几何特征长度 和流体的热导率 确定。
 
其中 称为特征长度，与雷诺（Reynolds）数或格拉晓夫（Grashof）数中的 定义相类似。如果我们知道了努塞尔（Nusselt）数，就可以由下式得到热交换系数 。
 
其中 称为特征长度，与雷诺（Reynolds）数或格拉晓夫（Grashof）数中的 定义相类似。 是流体的热导率。
建议：在采用努塞尔（Nusselt）准则数进行计算的时候，应注意其适用的范围。

2.2.1 强迫对流
雷诺（Reynolds）数的定义为：
 
其中 是流体的特征流速， 是特征长度， 是流体的运动粘度（空气： ）
流体以均匀的流速 掠过某一平板，则 并且 是沿着平板流动方向的长度。所以当空气沿着平板的长边流动与沿着平板短边流动时，两者的雷诺（Reynolds）数可能不同。
2.2.2 外掠平板层流换热
只要 ，就认为流动处于层流状态：
对于空气和所有理想气体而言，其普朗特（Prandtl）数 ，对于水 ，所以对于空气可以得到：
2.2.3 外掠平板湍流换热
2.2.4 自然对流层流状态下的平板换热
在自然对流情况下浮升力会促使流体（通常是空气）流动。这个无量纲的控制变量是格拉晓夫（Grashof）数。如果我们假定一块高为 的垂直放置，流体流动的距离为板的高度 ，也就是 ， 定义为：
 称为瑞利（Rayleigh）数， ，对于处于空气中的平板，上式可以转化为：
其它准则数可以参考相关的文献。使用准则数时首先判断问题是常壁温还是常热流。这两者是不一样的。
2.2.5 自然对流湍流状态下的平板换热
什么时候才是自然对流湍流状态下的平板换热？？
当 。对于平板意味着 。
2.2.6 自然对流情况下的流动状态
在平板表面的边界条件是速度 ，在距平板一段距离处空气流速达到最大。

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