局部熱驅(qū)動壁面及周期性熱邊界條件下多孔介質(zhì)腔體內(nèi)的自然對流換熱特性研究.pdf

1、多孔介質(zhì)內(nèi)的對流換熱現(xiàn)象在日常生活和生產(chǎn)中普遍存在，具有很強(qiáng)的應(yīng)用背景，在石油熱采、地?zé)岬拈_采與利用、地下儲能、食品加工、干燥，太陽能的利用、建筑物的節(jié)能保溫等都有很廣泛的應(yīng)用，其中又有不少應(yīng)用的熱邊界條件是隨時間發(fā)生變化的，鑒于其在實(shí)際工程應(yīng)用中的重要性，本文對熱邊界條件隨時間變化的局部熱驅(qū)動壁面多孔介質(zhì)腔體內(nèi)的自然對流進(jìn)行了數(shù)值研究，期望能夠?qū)?shí)際工程具有理論指導(dǎo)意義。
　　 對上下壁面絕熱、左側(cè)壁面長度為b的部分維持恒定溫

2、度Th而剩余部分絕熱、右側(cè)壁面維持恒定溫度Tc的多孔介質(zhì)方腔內(nèi)的自然對流換熱進(jìn)行了數(shù)值研究。在一定的參數(shù)范圍內(nèi)，分析了局部加熱面位置對腔體自然對流換熱的影響，經(jīng)過計算得到了最佳的局部熱壁面位置，在此基礎(chǔ)上研究了介質(zhì)參數(shù)對多孔介質(zhì)腔體內(nèi)自然對流換熱的影響。
　　 對左側(cè)壁面長度為b的部分維持恒定溫度Th，右側(cè)壁面長度為b的部分維持相對較低的溫度Tc，左右壁面剩余部分和水平壁面絕熱的多孔介質(zhì)腔體內(nèi)自然對流換熱進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，通過

3、對36種不同的局部冷、熱面位置的比較，得到了最佳的對流換熱位置。同時在局部冷熱壁面最佳位置處，研究了Da數(shù)、Ra數(shù)、孔隙率ε以及高寬比對自然對流換熱的影響。計算結(jié)果表明:冷、熱壁面的位置對多孔介質(zhì)方腔內(nèi)自然對流換熱有較大的影響，左側(cè)熱壁面的位置為Dh=0.65，右側(cè)冷壁面的位置Dc=0.35時自然對流換熱最強(qiáng)。
　　 對左側(cè)局部熱壁面溫度隨時間按正弦規(guī)律變化，右側(cè)的壁溫維持相對較低恒定溫度，剩余部分均絕熱的二維多孔介質(zhì)腔體內(nèi)非穩(wěn)

4、態(tài)自然對流換熱進(jìn)行了數(shù)值研究。著重分析無量綱周期f、無量綱振幅a以及Ra數(shù)、Da數(shù)、孔隙率ε;對腔體內(nèi)自然對流換熱的影響。計算結(jié)果表明，隨著a的不斷的增大，局部熱壁面處的Nuh數(shù)也是在不斷的增大，Nuc曲線的變化較為劇烈，雖然Nuc的幅值小于Nuh的幅值，但是Nuh=Nuc。隨著Ra數(shù)增大，方腔內(nèi)出現(xiàn)第二漩渦的時間有所提前，且強(qiáng)度也是逐漸增大的;Da數(shù)的不斷增大會提高多孔介質(zhì)腔體內(nèi)自然對流換熱的強(qiáng)度，Ra數(shù)較小時多孔介質(zhì)腔體內(nèi)的自然對流