底部均匀加热的倾斜腔体中的对流特性

利用二维流体力学基本方程的数值模拟,探讨了普朗特数Pr=6.99时矩形腔体在一定倾斜角度下均匀加热后的对流特性,讨论了不同的控制参数对对流斑图及流速分布的影响。主要计算两种情况:控制相对瑞利数,改变腔体倾斜角度;控制腔体倾斜角度,改变相对瑞利数。结果表明:给定倾斜角度且角度较小时,随着相对瑞利数的增大,滚动圈个数逐渐增多,流速绝对值增大;给定相对瑞利数,随着倾斜角度的增大,滚动圈个数逐渐减少,流速绝对值减小。

矩形倾斜腔体中的两种对流斑图和分区

为了研究矩形倾斜腔体中普朗特数Pr=0.72的流体对流斑图和分区,本文基于流体力学方程组进行了数值模拟。在相对瑞利数r=6.0的情况下,观察了倾角θ=10°和θ=60°时对流斑图随着时间的发展,发现系统存在单圈型对流和多圈型对流两种斑图。流线随着倾角的变化说明:随着倾角增加,对流圈数逐渐减少,对流波长逐渐增加,对流波数减小;然后,随着对流圈数显著地减少,系统由多圈型对流过渡到单圈型对流。根据模拟计算结果,给出了多圈型对流过渡到单圈型对流的临界倾角θc随着相对瑞利数r变化的关系曲线。对流在θ-r平面上分为两个区域:θ<θc时系统是单圈型对流,θ>θc时系统是多圈型对流。对流最大振幅A和努塞尔数Nu随着倾角θ的变化曲线被临界倾角θc分成两段,它们有不同的变化规律。因此,临界倾角也可以由对流最大振幅A或努塞尔数Nu的变化曲线来确定。

内置高温体倾斜多孔腔体中自然对流的LBM模拟

为了研究内置高温体倾斜多孔腔体中流体流动与传热机理,本文采用格子Boltzmann方法从介观尺度对其多孔腔体内自然对流现象进行了模拟研究,讨论了孔隙度ε(0.4,0.7,1.0)、Da数(10^(-4),10^(-2))、Ra数(10~5~10~7)及倾角θ(0°~90°)等参数对其对流传热的影响。模拟结果表明:等温线会随着腔体倾斜向底部偏移;Da=10^(-4)时,流线呈现对称分布特性,Da数增大时,多孔方腔右侧流线会绕过高温方块经过左边区域,流线分布发生偏移。热壁面上平均Nusselt数Nuave随倾角增大呈现特定变化规律,增大孔隙度ε、Da数、Ra数时,均可以增强流体与热壁面之间的自然对流传热能力。

倾角对倾斜腔体对流的影响

为了研究倾斜腔体中普朗特数Pr(28)0.0272的流体倾角对对流的影响,利用SIMPLE算法数值求解了流体力学方程组。结果说明,相对瑞利数r=6.0情况下,当倾角θ=10°时系统由最初的单圈型对流随着时间发展成密实的多圈型对流。当倾角θ=60°时系统由最初的单圈型对流随着时间发展成疏松的多圈型对流。对流稳定时间取决于最大垂直流速wmax的变化。对于不同的倾角,r=6.0时,密实的多圈型对流过渡到疏松的多圈型对流的分界点为qc=30°。对应于上述两种斑图,特征物理量分为具有不同特性的两段,它的分界点为qc=27°。因此,对于该文的流体,斑图的转变滞后于特征物理量的转变。在θ-r平面上,对流分为两个区域,q(27)qc时系统是密实的多圈型对流,q(29)qc时系统是疏松的多圈型对流。该文还建议了临界倾角qc随着r变化的关系曲线。

无风条件下带有玻璃盖板的倾斜封闭矩形腔体散热特性实验研究

为了对腔体内外部耦合散热特性进行研究,建立带有玻璃盖板的倾斜封闭矩形腔体热损失特性实验台,在无风条件下对封闭矩形腔体的底部进行电加热,研究在不同的倾角、热流梯度参数k以及热流密度下,腔体内部以及玻璃盖板外表面的复合换热系数h_（in）和h_（ex）、玻璃盖板外表面的平均对流热损失努谢尔特数Nu_（cm）和平均辐射热损失努谢尔特数Nu_（rm）的变化规律,并获得相关实验关联式。研究表明,在较小倾角下（q￡60°）腔体内部的复合换热系数h_（in）总是要比外部hex大,带有玻璃盖板的封闭矩形腔体热损失主要受玻璃盖板外表面的传热过程控制;随倾角的增大,h_（in）与h_（ex）差异减小;Nu_（cm）随倾角的增大而增大;Nu_（rm）随k的增大而减少,随热流密度的增加而增加。

倾斜Poiseuille-Rayleigh-Bénard流动的对流分区与动力学特性

利用流体力学基本方程组的数值模拟,探讨了具有通过流动的倾斜腔体中普朗特数Pr=6.99的流体的对流分区与动力学特性.结果表明,对于相对瑞利数r=9,在通过流动雷诺数Re=1.5时,随着腔体倾斜角q的增加,系统出现均匀行波对流、非均匀行波对流以及单对流圈斑图;在通过流动雷诺数Re=12.5时,随着腔体倾斜角q的增加,系统出现局部行波对流、平行流及局部单对流圈斑图;进一步,对通过流动雷诺数Re和腔体倾斜角q的不同组合情况的数值模拟,发现在通过流动雷诺数Re和腔体倾斜角q构成的平面上,具有通过流动的倾斜腔体中的对流可以分成前述六种斑图区域,即均匀行波对流区、非均匀行波对流区、单对流圈区、局部行波对流区、平行流区及局部单对流圈区.研究了不同对流区域对流最大垂直流速wmax和努塞尔数Nu随着时间的变化特性.探讨了不同对流区域对流振幅A和努塞尔数Nu随着腔体倾斜角q变化的动力学特性.

倾斜多孔腔体内瞬态自然对流的实验研究

本文对充满水和玻璃球的倾斜多孔介质腔体,在其一侧壁温维持恒定值、而相对侧壁温以此恒定值为时均值并按一定的幅值随时间周期性变化的情况下,实验研究了周期性壁温变化和腔体倾角对多孔介质腔体内的瞬态自然对流换热的影响。结果表明,通过多孔介质腔体的净热流总是从腔体的较低壁面指向较高壁面。

壁温周期性变化条件下倾斜腔内瞬态自然对流的实验研究

本文设计和搭建了腔体壁温随时间作周期性变化条件下瞬态自然对流换热实验台,对充满水的倾斜腔体,在其一侧壁温维持恒定值、而相对侧壁面温度以此恒定值为时均值并按一定的幅值随时间变化的情况下,实验研究了周期性壁温变化和腔体倾角对腔体内的瞬态自然对流换热规律的影响。实验结果表明通过腔体的净热流总是从腔体的较低壁面指向较高壁面。