传热学的最新研究动态
李聪
（中南大学能源科学与工程学院，长沙 410083）
摘要：传热是最普遍的一种自然现象。
几乎所有的工程领域都会遇到一些在特定条件下的传热问题，包括有传质同时发生的复杂传热问题。
现代科学技术突飞猛进，传热学的工程应用研究也已跨越传统的能源动力，工艺过程节能的范畴，在材料的制备和加工、航天技术的发展、信息器件的温控、生物技术、医学、环境净化与生态维护、以及农业工程化、军备现代化等不同领域都有所牵涉。
特别是高技术的迅猛发展，正面临着温度场、速度场、浓度场、电磁场、光场、声场、化学势场等各种场相互耦合下的热量传递过程和温度控制，从而使传热学迅速发展为当今技术科学中了解各种热物理现象和创新相应技术的重要基础学科。
关键词：温度场；速度场；热量传递过程。
Heat transfer of the latest research developments
Li Cong
（Energy Science and Engineering, Central South University,Changsha,410083）ABSTRACT: Heat is the most common type of natural phenomenon. Almost all of the engineering problems are encountered some heat under certain conditions, including the complex heat transfer and mass transfer occur simultaneously. Modern science and technology advances, applied research projects have also been heat transfer across the scope of traditional energy saving power, process, preparation and processing of materials in temperature control, the development of space technology, information devices, biotechnology, medicine, environmental different areas of purification and ecological protection, and agricultural engineering, military modernization has involved. Especially the rapid development of high-tech, is facing various fields under the mutual coupling of heat transfer and temperature control process temperature, velocity and concentration field, electromagnetic field, light field, the sound field,
the chemical potential of the field, so as to make the heat transfer the rapid development of science and technology in today's understanding of a variety of physical phenomena and innovative thermal technology an important foundation for the appropriate discipline.
Key Word:Temperature field; velocity field; heat transfer process.
多孔介质传热传质的研究
多孔介质是指内部含有许多空隙的固体材料。
这些空隙大多数是相互连通的，在这些空隙中可以充有液体或气体或气液两相。
从总体上来看，多孔介质是多相介质共存的一种组合系统。
若从任一相来看，其它相就弥散在其中，故又称多孔介质为弥散介质。
另外，由于空隙的联通性，可使处于多孔介质一端的流体，经空隙渗流到多孔介质的另一端，故又称为渗透性介质。
在许多工程技术应用领域，都要涉及这种带有众多空隙的固体中的热量传递问题，例如土壤和某些建筑材料中的传热问题，它涉及到水文、地质、石油勘探与开采、地热利用、建筑等工程技术问题；在化工生产中也常常温到多孔介质巾的传热传质问题；近代多孔结构已应用于强化沸腾换热、热管、火箭壁面、核反应堆蕊及高温电子器件的冷却或绝热；还须指出的是，它还涉及到生物、食品、医疗等领域。
因此，多孔介质中的热量传递过程，无论在过去还是现代，都是引人注目的研究课题。
对多孔介质传递现象的研究最早始于1856年法国人Darcy对Dijon城地下水水源的研究，提出了著名的适用于一定条件下多孔介质流体流动的Darcy定律。
但在此后的相当长时期内，一直停留在土壤与岩层中水流动这一类单纯可测得问题上。
直到上世纪30年代后逐渐形成了多孔介质流体力学之一学科分支。
同时，上世纪50年代左右，JMIKOB等人对多孔介质的干燥原理与技术进行了较为全面、系统、深入的研究，使人们对多孔介质传递过程的认识到达了一个新的高度。
随着现代科学技术的发展，不断提出大量更为复杂的多孔介质传递问题，从而进一步促进了多孔介质传递科学的研究，成为当今世界科学技术发展中令人瞩目的热点。
从历史发展角度加以分析，多孔介质传递学科存在如下特点：
众多学科交叉性质，涉及诸如渗流原理、毛细流理论、流体力学理论、扩散理论、相变机理和热力学原理等众多机理，求解过程还与数理方程、数值方法等数学科学紧密相联。
经过半个世纪，特别是近二十年来的发展，该学科已经具备了相当的基础，但其研究成果多分散于不同的应用领域，研究目的和研究内容因应用领域不同而在多孔介质的物理过程的性质研究方面各有侧重。
在地下水文和石油开采中，关心的是多孔介质体中的液相流动规律；多孔介质干燥研究的重点在于水分的迁徙与蒸发；高温元件的冷却既注重传热又注重传质；对于化工填充床的研究不仅涉及气、液、固相之间的传热传质，而且要涉及化学反应过程。
无论从理论探讨还是从实际应用出发，多孔介质本身的不均匀性和随机性，构成了多孔介质传递现象和传递机理相互影响的错综复杂性，这给理论探讨和实验研究带来不少困难，必然给该学科的研究抹上经验主义色彩。
虽然多孔介质质量、动量和能量的传递过程是一非常复杂的传输现象，但其过程涉及几个基础学科：渗流、相变、扩散、流体力学、热力学、传热学等，还是得到广泛共识。
对多孔介质传热传质加以分析，可总结出基本的传热传质形式。
传热过程包括：骨架和填充相本身的导热；骨架和填充相（流体）之间的对流换热；多相体系之间的辐射换热；当发生相变时，还有相变换热。
传质过程包括：由于分子热运动和浓度梯度的存在，将发生分子扩散；对于流体，当存在驱动力梯度时，如：压力梯度、速度梯度、密度梯度、温度梯度等，就要发生对流传质；由于毛细多孔介质所特有的毛细行为，毛细力作用引起的宏观迁移。
发生相变时，一种形态的物质转变成另一种形态的物质，必然存在物质的相态转变传质，同时伴随着潜热释放或吸取的相变换热过程。
学习体会与心得
通过学习多孔介质传热传质的研究，以及结合自己研一这一段时间的学习，我掌握了一些有关多孔介质的问题。
比如，我们老师平时做的横向课题当中，有关于地铁、高铁空调系统风道的优化设计过程中，我们就会用到多孔介质的设置。
一般在优化风道的时候，为了出风均匀以及降低噪音，一般在风道的送风口处设置阻力隔板，但隔板又不可以将整个风道隔死，这样我们就会对此处的隔板进行多孔介质的设置。
一般我们会根据需要选定一个开孔面积，然后模拟在此开孔面
积的情况下，得出风速与阻力的关系，然后就可以了解设置为多孔介质后风量的分配。
从而可以对多孔介质的问题进行更加全面的掌握。
参考文件
（1）A.E. Sheidegger, The Physics of Flow Through Porous Media,3rd ed., Toronto Univ.Press,Toronto,2005。
（2）M.Muskat,Physical Principles of Oil roduction,McGraw-Hill,New York,2006。