侧加热腔内的自然对流

开展侧加热腔内自然对流的研究具有重大的环境及工业应用背景.总结侧加热腔内水平温差驱动的自然对流的最新研究进展,并概述相应的流动性质、动力机制和传热特性以及对不同无量纲控制参数的依赖也有重要的科学价值.已取得的研究结果显示突然侧加热的腔内自然对流的发展可包括初始阶段、过渡阶段和定常或准定常阶段.不同发展阶段的流动依赖于瑞利数、普朗特数及腔体的高宽比,且定常或准定常阶段的流态可以是定常层流流动、非定常周期性流动或者湍流流动.此外,回顾了对流流动失稳机制的研究成果以及湍流自然对流方面的新进展.最后,展望了侧加热腔内的自然对流研究的前景.

辐射侧加热腔内自然对流传热特性研究

为了明确辐射侧加热封闭方腔内半透明流体的自然对流传热现象及规律,采用有限体积法进行数值模拟研究,分析了瑞利数和光学厚度对流场、温度场以及传热特性的影响。结果表明:与传统侧壁加热腔内自然对流相比,辐射侧加热腔内等温线和流场分布规律不一致;随着瑞利数和光学厚度增加,涡心由中心位置沿直线向辐射入射侧斜上方偏移;随着瑞利数增加,等温线变得更均匀;随着光学厚度增加,等温线变密,努塞尔数Nu与瑞利数Ra_T的标度律指数减小,当光学厚度增加到一定时标度律不再变化,此时传热标度律与传统恒壁温侧加热腔内自然对流相当,满足Nu~Ra_(T)^(0.29)。