對(duì)流

　　對(duì)流（convection）：流體內(nèi)部由于各部分溫度不同而造成的相對(duì)流動(dòng)。
　　1.
　　物理學(xué)上指液體或氣體中，較熱的部分上升，較冷的部分下降，循環(huán)流動(dòng)，互相攙和，使溫度趨于均勻。對(duì)流是液體或氣體中熱傳遞的主要方式。 陶行知《中國(guó)大眾教育問題》：“比如燒水，冷水重而往下沉，熱水輕而往上浮，這叫做對(duì)流。” 李英儒 《野火春風(fēng)斗古城?》第二二章四：“窩棚上有柳樹籠罩，兩端空氣對(duì)流，雖在盛夏，頗感涼爽。”
　　2.
　　互相交流、滲透。 郭沫若《奴隸制時(shí)代·關(guān)于中國(guó)古史研究中的兩個(gè)問題》：“社會(huì)制度不同，詞的含義甚至?xí)�起�?duì)流。例如百姓在早是專稱貴族的，后來也用于一般民眾了；臣、宰、仆本是奴隸，后來卻成為官僚的尊稱了。”
　　定義
　　液相或氣相中各部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因濃差或溫差引起密度變化而產(chǎn)生的對(duì)流稱自然對(duì)流；由于外力推動(dòng)(如攪拌)而產(chǎn)生的對(duì)流稱強(qiáng)制對(duì)流。對(duì)于電解液來說，溶質(zhì)將隨液相的對(duì)流而移動(dòng)，是電化學(xué)中物質(zhì)傳遞過程的一種類型。
　　流體（氣體或液體）通過自身各部分的宏觀流動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的過程。因流體的熱導(dǎo)率很小，通過熱傳導(dǎo)傳遞的熱量很少，對(duì)流是流體的主要傳熱方式。對(duì)流可分為自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流。流體內(nèi)的溫度梯度會(huì)引起密度梯度變化，若低密度流體在下 ，高密度流體在上， 則將在重力作用下自然對(duì)流。冬天室內(nèi)取暖就是借助于室內(nèi)空氣的自然對(duì)流來傳熱的，大氣及海洋中也 存在自然對(duì)流 。 靠外來作用使流體循環(huán)流動(dòng)，從而傳熱的是強(qiáng)迫對(duì)流。
　　大氣對(duì)流
　　大氣中的一團(tuán)空氣在熱力或動(dòng)力作用下的垂直上升運(yùn)動(dòng)。通過大氣對(duì)流一方面可以產(chǎn)生大氣低層與高層之間的熱量、動(dòng)量和水汽的交換，另一方面對(duì)流引起的水汽凝結(jié)可能產(chǎn)生降水。熱力作用下的大氣對(duì)流主要是指在層結(jié)不穩(wěn)定的大氣中，一團(tuán)空氣的密度小于環(huán)境空氣的密度，因而它所受的浮力大于重力，則在凈的阿基米德浮力作用下形成的上升運(yùn)動(dòng)。在夏季經(jīng)常見到的小范圍的、短時(shí)的、突發(fā)性的和由積雨云形成的降水，常是熱力作用下的大氣對(duì)流所致。動(dòng)力作用下大氣對(duì)流主要是指在氣流水平輻合或存在地形的條件下所形成的上升運(yùn)動(dòng)。在大氣中大范圍的降水常是鋒面及相伴的氣流水平輻合抬升作用形成的，而在山脈附近的固定區(qū)域產(chǎn)生的降水常是地形強(qiáng)迫抬升所致。一些特殊的地形（如喇叭口狀的地形）所形成的大氣對(duì)流既有地形抬升的作用，也有地形使氣流水平輻合的作用。
　　一方面熱力和動(dòng)力作用可以形成大氣對(duì)流，另一方面大氣對(duì)流又可以影響大氣的熱力和動(dòng)力結(jié)構(gòu)，這就是大氣對(duì)流的反饋?zhàn)饔谩Ｔ诖髿馑�處的熱帶地區(qū)，這種反饋?zhàn)饔糜葹橹匾�，大氣�?duì)流形成的水汽凝結(jié)加熱常是該地區(qū)大范圍大氣運(yùn)動(dòng)的重要能源。
　　對(duì)流層
　　位于大氣的最低層，集中了約75%的大氣質(zhì)量和90%以上的水氣質(zhì)量。其下界與地面相接，上界高度隨地理緯度和季節(jié)而變化。在低緯度地區(qū)平均高度為17～18千米，在中緯度地區(qū)平均為10～12千米，極地平均為8～9千米。夏季高于冬季。
　　對(duì)流層中，氣溫隨高度升高而降低，平均每上升100米，氣溫約降低0.65℃。由于受地表影響較大，氣象要素（氣溫、濕度等）的水平分布不均勻。空氣有規(guī)則的垂直運(yùn)動(dòng)和無(wú)規(guī)則的亂流混合都相當(dāng)強(qiáng)烈。上下層水氣、塵埃、熱量發(fā)生交換混合。由于90%以上的水氣集中在對(duì)流層中，所以云、霧、雨、雪等眾多天氣現(xiàn)象都發(fā)生在對(duì)流層。
　　對(duì)流層中從地面到 1～2 千米的一層受地面起伏、干濕、冷暖的影響很大，稱為摩擦層（或大氣邊界層）。摩擦層以上受地面狀況影響較小，稱為自由大氣。對(duì)流層與其上的平流層之間存在一過渡層，稱為對(duì)流層頂，厚度約幾百米到2千米 。 對(duì)流層頂附近氣溫隨高度升高變 化的幅度發(fā)生突變，或隨高度增加溫度降低幅度變小，或隨高度增加溫度保持不變，或隨高度增加溫度略有增高。對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)有很強(qiáng)的阻擋作用。
　　地幔對(duì)流說
　　一種說明地球內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和解釋地殼或巖石圈運(yùn)動(dòng)機(jī)制的假說。它認(rèn)為在地幔中存在物質(zhì)的對(duì)流環(huán)流。在地幔的加熱中心，物質(zhì)變輕，緩慢上升形成上升流，到軟流圈頂轉(zhuǎn)為反向的平流，平流一定距離后與另一相向平流相遇而成為下降流，繼而又在深處相背平流到上升流的底部，補(bǔ)充上升流，從而形成一個(gè)環(huán)形對(duì)流體。對(duì)流體的上部平流馱著的巖石圈板塊作大規(guī)模的緩慢的水平運(yùn)動(dòng)。在上升流處形成洋中脊，下降流處造成板塊間的俯沖和大陸碰撞。1928 年英國(guó)地質(zhì)學(xué)家 A.霍姆斯認(rèn)為上升流處地殼裂開，形成新的大洋底，對(duì)流的下降流處地殼擠壓形成山脈。1939年D.T.格里格斯提出，由于巖石熱傳導(dǎo)不良，放射熱的聚集導(dǎo)致對(duì)流。60年代后期板塊構(gòu)造學(xué)建立以后，地幔對(duì)流運(yùn)動(dòng)被普遍認(rèn)為是板塊運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。
　　地球巖石圈下的軟流圈有10%的融熔體。巖石圈以下的固體地幔因高溫高壓而表現(xiàn)為像粘滯液體一樣的韌性，并能產(chǎn)生流動(dòng)。地幔中因放射性同位素蛻變產(chǎn)生熱而加溫，密度變小，于是輕物質(zhì)向上、重物質(zhì)向下運(yùn)動(dòng)，以便達(dá)到最低位能的穩(wěn)定狀態(tài)，這就是地幔對(duì)流，速度非常慢，其上升流可持續(xù)幾千萬(wàn)年到幾億年。
　　地震波速的各向異性的發(fā)現(xiàn)，以及由此提出的地幔對(duì)流引起晶體定向排列的假說，有力地支持了地幔對(duì)流說。J.摩根在20世紀(jì)70年代提出了一種單軸羽狀地幔對(duì)流模式。對(duì)流體以每年幾厘米的速度從地幔底部升起，形成以上升流為軸心，下降流在外的圓筒狀對(duì)流體。上升流所對(duì)著的地殼區(qū)域就是熱點(diǎn)。
　　熱對(duì)流
　　熱對(duì)流是指熱量通過流動(dòng)介質(zhì)，由空間的一處傳播到另一處的現(xiàn)象。火場(chǎng)中通風(fēng)孔洞面積愈大，熱對(duì)流的速度愈快；通風(fēng)孔洞所處位置愈高，熱對(duì)流速度愈快。熱對(duì)流是熱傳播的重要方式，是影響初期火災(zāi)發(fā)展的最主要因素。影響熱傳導(dǎo)的主要因素是：溫差、導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)熱物體的厚度和截面積。導(dǎo)熱系數(shù)愈大、厚度愈小、傳導(dǎo)的熱量愈多。
　　熱傳遞
　　(1)定義或解釋物質(zhì)(系統(tǒng))內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移的過程叫做熱傳遞。
　　(2)說明熱傳遞是通過熱傳導(dǎo)、對(duì)流和熱輻射三種方式來實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際的傳熱過程中，這三種方式往往是伴隨著進(jìn)行的。
　　熱傳導(dǎo)
　　①熱傳導(dǎo)：熱量從系統(tǒng)的一部分傳到另一部分或由一個(gè)系統(tǒng)傳到另一系統(tǒng)的現(xiàn)象叫做熱傳導(dǎo)。熱傳導(dǎo)是固體中熱傳遞的主要方式。在氣體或液體中，熱傳導(dǎo)過程往往和對(duì)流同時(shí)發(fā)生。各種物質(zhì)的熱傳導(dǎo)性能不同，一般金屬都是熱的良導(dǎo)體，玻璃、木材、棉毛制品、羽毛、毛皮以及液體和氣體都是熱的不良導(dǎo)體，石棉的熱傳導(dǎo)性能極差，常作為絕熱材料。
　　②對(duì)流：液體或氣體中較熱部分和較冷部分之間通過循環(huán)流動(dòng)使溫度趨于均勻的過程。對(duì)流是液體和氣體中熱傳遞的特有方式，氣體的對(duì)流現(xiàn)象比液體明顯。對(duì)流可分自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流兩種。自然對(duì)流往往自然發(fā)生，是由于溫度不均勻而引起的。強(qiáng)迫對(duì)流是由于外界的影響對(duì)流體攪拌而形成的。 加大液體或氣體的流動(dòng)速度，能加快對(duì)流傳熱。
　　③熱輻射：物體因自身的溫度而具有向外發(fā)射能量的本領(lǐng)，這種熱傳遞的方式叫做熱輻射。熱輻射雖然也是熱傳遞的一種方式，但它和熱傳導(dǎo)、對(duì)流不同。它能不依靠媒質(zhì)把熱量直接從一個(gè)系統(tǒng)傳給另一系統(tǒng)。熱輻射以電磁輻射的形式發(fā)出能量，溫度越高，輻射越強(qiáng)。輻射的波長(zhǎng)分布情況也隨溫度而變，如溫度較低時(shí)，主要以不可見的紅外光進(jìn)行輻射，在500℃以至更高的溫度時(shí)，則順次發(fā)射可見光以至紫外輻射。熱輻射是遠(yuǎn)距離傳熱的主要方式，如太陽(yáng)的熱量就是以熱輻射的形式，經(jīng)過宇宙空間再傳給地球的。
　　流體力學(xué)
　　流體力學(xué)中，對(duì)流過程指流體處于宏觀流動(dòng)狀態(tài)下，控制體V中c（流體單位體積中攜帶的物理量，如密度、熱量、污染濃度等）的總量因?qū)α鞫�發(fā)生變化。可認(rèn)為它由兩部分組成：一部分是c在V中隨時(shí)間增加而變化，另一項(xiàng)是區(qū)域V中由于流體流動(dòng)、位置變化而引起流體中c的變化。對(duì)流強(qiáng)弱與流速大小有關(guān)。
　　與擴(kuò)散的區(qū)別　　
　流體力學(xué)中的擴(kuò)散過程包括分子布朗運(yùn)動(dòng)形成的分子擴(kuò)散以及流體湍流運(yùn)動(dòng)形成的湍流擴(kuò)散。這種擴(kuò)散使得物理量c在流場(chǎng)中由高值向低值方向移動(dòng)。擴(kuò)散速率與c的梯度成正比。
　　在流體力學(xué)動(dòng)量控制方程中的對(duì)流項(xiàng)為非線性項(xiàng)，給一般有限元數(shù)值方法帶來了很大不便。
　　二、對(duì)流
　　1、基本概念
　　1) 對(duì)流：是指由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)，從而使流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移，冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞過程。
　　對(duì)流僅發(fā)生在流體中，對(duì)流的同時(shí)必伴隨有導(dǎo)熱現(xiàn)象。
　　2) 對(duì)流換熱：流體流過一個(gè)物體表面時(shí)的熱量傳遞過程，稱為對(duì)流換熱。
　　2、對(duì)流換熱的分類
　　根據(jù)對(duì)流換熱時(shí)是否發(fā)生相變分：有相變的對(duì)流換熱和無(wú)相變的對(duì)流換熱。
　　根據(jù)引起流動(dòng)的原因分：自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。
　　1）自然對(duì)流：由于流體冷熱各部分的密度不同而引起流體的流動(dòng)。
　　如：暖氣片表面附近受熱空氣的向上流動(dòng)。
　　2）強(qiáng)制對(duì)流：流體的流動(dòng)是由于水泵、風(fēng)機(jī)或其他壓差作用所造成的。
　　3）沸騰換熱及凝結(jié)換熱：
　　液體在熱表面上沸騰及蒸汽在冷表面上凝結(jié)的對(duì)流換熱，稱為沸騰換熱及凝結(jié)換熱（相變對(duì)流沸騰）。
　　3、對(duì)流換熱的基本規(guī)律<牛頓冷卻公式>
　　流體被加熱時(shí)，（1-3）
　　流體被冷卻時(shí)，（1-4）
　　其中及分別為壁面溫度和流體溫度；
　　用表示溫差（溫壓），并取為正，則牛頓冷卻公式表示為
　　（1-5）
　　（1-6）
　　其中h—比例系數(shù)（表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)）單位。
　　h的物理意義：?jiǎn)挝粶夭钭饔孟峦ㄟ^單位面積的熱流量。
　　表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的大小與傳熱過程中的許多因素有關(guān)。它不僅取決于物體的物性、換熱表面的形狀、大小相對(duì)位置，而且與流體的流速有關(guān)。
　　一般地，就介質(zhì)而言：水的對(duì)流換熱比空氣強(qiáng)烈；
　　就換熱方式而言：有相變的強(qiáng)于無(wú)相變的；強(qiáng)制對(duì)流強(qiáng)于自然對(duì)流。
　　對(duì)流換熱研究的基本任務(wù)：用理論分析或?qū)嶒?yàn)的方法推出各種場(chǎng)合下表面換熱導(dǎo)數(shù)的關(guān)系式。
　　土方工程的對(duì)流
　　在土方施工中，經(jīng)常回遇到：土方的對(duì)流，是指互相借方，造成浪費(fèi)。