基于能量梯度理論的自然對流傳熱數(shù)值研究.pdf

1、自然對流傳熱無論是在日常生活還是在工程實(shí)際中都有極其廣泛的應(yīng)用。其中，自然對流流動失穩(wěn)物理機(jī)理的研究向來是這類研究的重點(diǎn)。迄今，隨著自然對流在工業(yè)、國防、能源、環(huán)保及日常生活等方面的應(yīng)用日趨頻繁，許多科研工作者對自然對流傳熱研究做出大量貢獻(xiàn)，也取得了相應(yīng)的研究成果。研究自然對流主要是為了探究流動失穩(wěn)的物理機(jī)理，在此基礎(chǔ)之上依據(jù)人的主觀意志控制對流傳熱效率，最終完成節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的社會目標(biāo)。無論是實(shí)驗(yàn)研究還是數(shù)值模擬研究，自然對流流動

2、失穩(wěn)的物理機(jī)理尚不清楚。即使獲取了一些人為控制自然對流傳熱的方法，但是自然對流傳熱效果還不太理想。
　　本文借助能量梯度理論分別研究了傾斜方腔自然對流、加翅片矩形方腔自然對流及翅片散熱器數(shù)值模擬中流動失穩(wěn)的物理機(jī)理。傾斜方腔自然對流研究的主要內(nèi)容概括如下:(1)應(yīng)用能量梯度理論揭示流動失穩(wěn)的物理機(jī)理。(2)分別研究了流動時(shí)間、容器長度及容器傾斜角度對流動失穩(wěn)的影響。發(fā)現(xiàn)流動失穩(wěn)強(qiáng)度隨著流動時(shí)間的增加而增強(qiáng)，流動失穩(wěn)發(fā)生的位置隨著容

3、器長度增加向左偏移，流動失穩(wěn)偏移的位置與臨界傾斜角有關(guān)。加翅片矩形方腔自然對流研究的主要內(nèi)容概括如下:(1)應(yīng)用能量梯度理論揭示流動失穩(wěn)的物理機(jī)理。(2)分析瑞利數(shù)Ra對傳熱性能的影響，同時(shí)分析Ra和Kma的對數(shù)函數(shù)關(guān)系揭示流動失穩(wěn)和傳熱效率之間的內(nèi)在聯(lián)系。(3)分析翅片數(shù)量、翅片位置、翅片長度對流動失穩(wěn)及傳熱性能的影響。發(fā)現(xiàn)翅片數(shù)量和翅片位置對傳熱性能的影響很小，且翅片安裝在熱壁面中間高度時(shí)具備較高的傳熱性能。翅片散熱器數(shù)值模擬研究的

4、主要內(nèi)容概括如下:(1)應(yīng)用能量梯度理論揭示流動失穩(wěn)的物理機(jī)理。(2)分析不同的翅片高度、間距、結(jié)構(gòu)對流動失穩(wěn)的影響及對傳熱性能的影響。發(fā)現(xiàn)翅片高度和翅片間距共同控制著基流流動特征及傳熱性能，而翅片結(jié)構(gòu)對傳熱性能的影響很小。
　　能量梯度理論揭示了自然對流流動失穩(wěn)的物理機(jī)理，也為控制自然對流傳熱提供了理論支撐。本文的研究旨在驗(yàn)證能量梯度理論在自然對流傳熱應(yīng)用中的準(zhǔn)確性，繼而掌握部分控制對流傳熱的方法，并為其他工業(yè)、國防、日常等領(lǐng)域