耦合自然對(duì)流作用的固液相變數(shù)值模擬.pdf

1、熔化-凝固過(guò)程中的固液相變換熱在航天、能源、材料和建筑等工業(yè)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。由于固液相變過(guò)程中,液相中的對(duì)流傳熱、固相中的導(dǎo)熱及相變多種不同物理機(jī)制的物理過(guò)程耦合在一起,相互影響,表現(xiàn)出了比較復(fù)雜而有重要研究?jī)r(jià)值的物理現(xiàn)象。研究這種耦合自然對(duì)流換熱的固液相變問(wèn)題,具有重要的理論價(jià)值和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文將界面追蹤法發(fā)展成為適用于二維耦合自然對(duì)流作用的固液相變問(wèn)題的數(shù)值模擬方法,分別用于耦合自然對(duì)流的方腔內(nèi)固液相變、方腔

2、內(nèi)多孔介質(zhì)的固液相變和帶有局部固體熱源的耦合邊界固液相變問(wèn)題的數(shù)值計(jì)算,驗(yàn)證界面跟蹤法在求解二維耦合自然對(duì)流作用的固液相變問(wèn)題的適用性及準(zhǔn)確性。
　　首先,采用所發(fā)展的界面追蹤法模擬封閉方腔內(nèi)自然對(duì)流作用下的固液相變問(wèn)題,所獲得的數(shù)值結(jié)果與已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致,確認(rèn)了本文發(fā)展的方法可靠有效。提高Rayleigh數(shù)后的進(jìn)一步計(jì)算,分別計(jì)算熔化過(guò)程中的固液界面位置及體積熔化量,并與Ho和Viskanta計(jì)算結(jié)果比較,證明界面跟蹤法不僅適

3、用于低Rayleigh數(shù)下的熔化問(wèn)題,同樣可以求解高Rayleigh數(shù)下的熔化問(wèn)題的模擬。由于界面跟蹤法是基于fixedgrid的方法,隨后與Gadgil和Gobin采用的deforminggrid的結(jié)果比較,驗(yàn)證界面跟蹤法處理相變問(wèn)題時(shí)的簡(jiǎn)單、精確和快速。
　　然后,將界面跟蹤法應(yīng)用到方腔內(nèi)多孔介質(zhì)的固液相變的數(shù)值模擬。通過(guò)比較界面跟蹤法與Beckermann和Viskanta的熱焓法計(jì)算不同無(wú)量綱時(shí)間的界面位置說(shuō)明,界面跟蹤法