熱伝導：
静止している物質内の温度差により高温部から低温部に熱が移動する現象を熱伝導という。
高温部から低温部へ単位面積を通して単位時間に高温部から低温部に流れる熱量q(J/(m^2・s)は、q = - λ*dT/dx で示される。
qは温度勾配に比例しており、比例定数λ(J/(m・s・K))は熱伝導率と呼ばれ、物質により定まる物性値となる。
熱流の方向とdT/dxの方向は逆となるので負号が付けられている。
熱伝達：
液体ロケットエンジンの個体壁面とそれに沿って流れている流体との間の伝熱は、熱伝達と呼ばれる。
流体の流速をuとしてαを温度伝播率とすると、u*(δT/δx)=α*(δ^2T/δy^2) という関係式となる。
次に、熱伝達率hを定義すると、熱量q=h*(T∞ - Twall)、この式をニュートンの冷却の法則とも言う。
ある局所における局所熱伝達率と壁面全体にわたる平均熱伝達率があり、それは壁面と流体間の平均温度差と熱流束の関係となる。
熱伝達の無次元量として、次のヌセルト数Nuを始めとして、Re数、Gr数、Pr数が定義されている。
ヌセルト数 Nu=h*距離l/λ
レイノズル数 Re=u∞*l/ν ここでνは動粘性係数
グラショフ数 Gr=g*β*l^3*(T∞-Twall)/ν^2 ここでβは体積膨張率
プラントル数 Pr=ν/α
強制対流では、Nu=f1*(Re, Pr) となり、自然対流では、Nu=f2*(Gr, Pr) となる。
熱伝達に関する理論と実験結果は上の2式の関係に整理されており、Nu数からhやqを求めることが出来る。
熱伝達率hの無次元表示として、Nuの代わりにスタントン数Stを用いることがある。
St=Nu/(Re*Pr)=h/(Cp*ρ*u∞) ここでCpは定圧比熱、ρは密度
更に熱伝達と摩擦抵抗に関する式として、St=(1/2)*Cf が定義される。
ここで、Cf=2*μ*(δu/δy)wall/(ρ*u∞^2) で定義される壁面における摩擦係数である。
StとCfの関係は、摩擦抵抗の測定結果に基づく熱伝達の実験式を決める際に用いられる。
