流体物性、单位与量纲检查

物性错误通常不会阻止求解器收敛，却会让雷诺数、压降和换热量整体失真。输入前应把原始数据统一到同一单位制，并保存数据来源、温度和压力条件。

1. 基本物性

密度 ρ 的 SI 单位为 kg/m³；动力黏度 μ 为 Pa·s；运动黏度 ν 为 m²/s，两者关系为：

ν = μ / ρ

传热计算还需比热容 cp（J/(kg·K)）和导热系数 k（W/(m·K)）。热扩散率为：

α = k / (ρ cp)

2. 常见单位陷阱

• 把 mPa·s 当作 Pa·s，造成 1000 倍误差；
• 把摄氏温度直接代入理想气体状态方程；
• 将表压与绝对压力混用；
• 几何从毫米导入后未转换为米；
• 多项式物性使用了错误的温度单位或系数顺序。

3. 常物性还是变物性

当计算域温度和压力变化很小，可在代表状态点使用常物性。若温差较大、接近相变、存在强浮力或高速压缩，应使用分段表格、函数或状态方程，并确保超出数据范围时不会产生负值或非物理解。

4. 数量级检查

输入物性后立即计算雷诺数、普朗特数和声速，确认流态与已选模型一致。再用简化关联式估算压降、流量或换热系数。如果 CFD 结果与手算相差一个数量级，优先检查单位、面积、表压和物性温度，而不是调整收敛参数。

5. 数据记录模板

每项物性记录名称、数值/函数、单位、适用温压范围、来源和版本。混合物还应记录组分基准是质量分数还是摩尔分数。正式报告中不应只写“使用软件默认空气”。

6. 参考资料

1. White, Fluid Mechanics.
2. Incropera et al., Fundamentals of Heat and Mass Transfer.