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5.适用范围
1现阶段仅限于单相流体；
2速度矢量与温度梯度的夹角的余弦值尽可能大，及两夹角B尽可能小（3<90°）或B尽可能大
（3>180°）；
3流体速度剖面和温度剖面尽可能均匀（在最大流速可温差一定条件下）；
4尽可能使三个标量场中的大值与大值搭配（使三个标量场中的大值尽可能同时出现在整个场中的某
些区域，此时三个标量指速度绝对值，温度绝对值，夹角余弦场）。
6.实际应用
传热强化场协同的应用可分为两个方面：
其一是对现有对流换热现象和传热强化技术从新的角度去分析和讨论，从而对它们有更深入和更本质
的认识和理解；
其二更为重要的是，基于场协同原理可以发展系列的传热强化与控制的新方法和新技术。
1.场协同原理对强化换热的应用
等壁温边界圆管内层流换热的努塞尔数为常数，Nut=3.66;而对于等热流边界条件，努塞尔数也是
常数,Nuq=4.36,明显高于等壁温边界条件下圆管内层流换热的努塞尔数。
1在等壁面附近等热流边界条件下，其速度与温度梯度的夹角小于等壁温情况。
在强化传热技术中，翘
片得到广泛的应用。
一般认为翘片在强化传热中的作用主要是增加了热阻大的一侧流体的面积，从而减小
了以总面积计算的热阻。
2对室内散热器传热与流动特性的数值分析中发现，翘片强化传热还有另外一个重要的原因，即改善速
度与温度梯度的协同程度，即减小协同角。
3特殊的肋或插入物也可强化传热，根据场协同原理很容易分析出其原因，改变速度和温度梯度的分布
使它们之间更加协同。
常见强化管（波纹管、翘片管等）的强化传热机理均可通过场协同来解释④通过在流道内安装三角形涡发生器可以产生纵向涡旋,以场协同理论为指导讨论了在较低壁温（小于
120’C）时，Re=800〜7000内，空气介质在强迫对流的情况下，水平加热片上安装三角形涡发生器的强化换热机制。
5用数值模拟方法将湍流流动的传热分为传热层流底层和湍流层，来考察传热层流底层中温度梯度矢
量与速度夹角对湍流流动换热的影响，用场协同理论分析了湍流条件下粗糙肋面的传热强化问题。
2.利用场协同原理指导强化传热技术的开发
逆流、叉流和顺流是换热器3种典型的传热方式，其换热效能优劣次序已很清楚，而且可以有分析表达式。
但是，在工程应用中，由于工艺等因素有时需要应用复合型场协同度来分析，就可以定量地分析比较各种类型换热器的性能。
1在相同传热单元数条件下顺流、逆流、叉流等9种常见换热器流体温度场的协同数（均匀性因子）
的数值和换热效能的关系是冷热流体温度场的协同越好，则其换热效能越大。
2换热器的场协同原理是通过改变冷热流体的流动方式来提高换热性能，即冷热流体的温度越均匀时，
冷热流体温度场的协同越好，则换热的效能就会越高，这为换热器结构设计提供了理论依据。
根据这一原理，崔国民等提出了流场组织协变温差场的多股流换热器性能优化方法。
3对开缝翘片传热性能，在相同泵功下，开缝翘片的换热特性是4种翘片（平直、三角波纹、正弦波纹
以及开缝）中最好的，其传热量比平直翘片提高了40%左右。
4同样的开缝数目，把缝设置在流动方向的下游要比放在上游好。
采用三维数值模拟方法研究了翘片开缝位置的影响，从场协同原理的角度分析，发现使速度和温度梯度协同是强化对流传热的根本机制，提出开缝要前疏后密，这也说明了场协同原理在指导新型强化换热表面的开发中有着重要的作用。
5温差场均匀性原则的应用，提供了一种提高叉流换热器热性能的新方法一通过改善温差场的均匀性
来强化叉流换热器的效能具体办法如下:
（1）传热面积的合理分配
（2）改变流程间管道的联接。
3.多场协同与强化传热
强化传递过程有两个途径，即增大过程推动力或减少过程阻力。
增大过程推动力要增加能耗，而且还受
到生产工艺、设备条件、环境条件以及经济性等方面的限制。
减小过程阻力也有一定的限度。
虽然速度场与温度梯度场的协同可以强化传热，但其强化的力度有限。
如果在传热过程中施加内、外场力（磁场、超声波场、离心力等）来强化传热，其传热效果将得到更为显著的改善。
下面从唯象理论的角度来分析多场协同的强化传热机理。
根据线性非平衡热力学理论，一个存在多种非平衡过程的体系，如果体系中所有不可逆过程（非化学反应过程）接近于平衡态，过程推动力足够小，则不可逆热力学流Ji和不可逆热力学力Xk的线性唯象关系式是[24]:
Ji=2LikXk（i,k=1,2,...,n）（4）
式中，Lik为唯象系数。
从式（4）可知,体系中的Ji是Xk产生流分量的线性组合。
一种传递过程并不仅是由系统中存在的与其对应的基本力场所引起的，也可以由其他力场作用产生。
在
传递过程中,当存在多种力场作用于一个传递目标时,这种多场对传递过程的作用是同时发生和影响的,存在着多场作用下传递过程的耦合问题。
要促进某种传递过程不仅是加强或减弱相应的基本力场,同时还要改变与之相联系的力场才能更好地达到目的,即通过空间条件和各个场的协同作用控制传递过程而达到强化传热的目的。
多场耦合在控制强化传热时起到重要的作用。
7.前景未来
速度场和温度梯度场协同的基本思想揭示了传热过程的场协同规律,它不同于传统以实验为主的研究,
场协同从科学理论的角度去研究传热过程,发展适用于描述传热过程的具有普遍性规律的理论,揭示传递过程中具有共性和本质性的规律；
过程或运动是由场力推动的,而能量是物质运动形式的度量,因而任何能量的传输与转换过程,都是在一定空间和时间条件下体系内外各种场的相互作用下进行的。
场协同是一种普遍现象,不同场之间可控制某些参量使其协同,以达到按目的过程进行或能量有效传输和转换。
目前,实验研究所发现的场协同现象已经越来越多。
例如,在电场作用下,沸腾传热系数可以增大一个数量级；微波可以使有效成分的萃取时间缩短为几十分之一,等等,这都是由于外场与内场协同作用的结果。
深入研究这些空间条件和场相互作用的内在机制是研究能量的转换与传递过程重要途径。
场协同原理不仅能统一地认识现有对流换热和传热强化现象的物理本质,而且它还能指导发展新的传
热强化技术。
但仅从改善基本力场协同程度的角度来强化换热的力度是有限的,如果在整个对流换热区域内
施加力场并控制其方向,使各种场协同的更好,其传热效果将进一步得到提升。
可在主流体中加入另种组分的物质并控制浓度梯度与速度的方向来强化对流换热,若加入的物质是某种电解质或磁介质同时通过施加
外电场或外磁场,控制浓度梯度和压力梯度的方向可以起到强化传热的作用,以此可指导发展一些强化对流换热的新方法,开发新的强化换热设备。
八.参考文献
1.云和明，场协同理论与强化换热技术，山东大学空间热科学中心；
2.熊少武，罗小平，高贵良，强化传热的场协同理论研究进展，2007.01第36卷第一期，第49-54
页，文章编号：
1000-7466（2007）01-0050-05；
3.周俊杰，陶文铨，王定标，场协同原理评价指标的定性分析和定量探讨，2006.06第27卷第二期，
第45-47页，文章编号：
1671-6833（2006）02-0045-03；
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