多孔圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉腔體內(nèi)部傳熱傳質(zhì)數(shù)值研究.pdf

1、開展多孔圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉腔體內(nèi)部傳熱傳質(zhì)研究，認(rèn)識其自然對流傳熱傳質(zhì)的行為、基本特性規(guī)律，對包含外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)下的建筑室內(nèi)溫度控制、微環(huán)境的創(chuàng)造以及建筑節(jié)能新技術(shù)的發(fā)展有巨大的指導(dǎo)意義。本文將理論分析與數(shù)值模擬的方法應(yīng)用于多孔圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉腔體內(nèi)部自然對流與傳熱傳質(zhì)的研究中;對多孔結(jié)構(gòu)的厚度及位置、孔隙率、瑞利數(shù)、路易斯數(shù)、浮升比數(shù)以及研究對象的高寬比等影響因素等進(jìn)行數(shù)值求解得到腔內(nèi)流場分布、溫度及濃度分布;進(jìn)一步進(jìn)行理論分析得出:自然對流傳熱

2、傳質(zhì)行為、基本特性規(guī)律。
　　首先，采用理論和數(shù)值方法研究二維多孔圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉腔體內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)問題，將數(shù)值計(jì)算的平均努賽爾數(shù)Nu與其基準(zhǔn)解進(jìn)行對比，得到其最大誤差為0.81％，驗(yàn)證了數(shù)值方法的正確性。
　　其次，利用一區(qū)域模型研究上述影響因素不同時(shí)模型內(nèi)部的流動(dòng)結(jié)構(gòu)、傳熱和傳質(zhì)效果。得出:多孔結(jié)構(gòu)厚度增加會削弱腔體內(nèi)流體傳熱傳質(zhì)效果，并且多孔結(jié)構(gòu)所在位置不同削弱程度不同，當(dāng)多孔結(jié)構(gòu)在腔體中間區(qū)域時(shí)蓄熱效果最好;孔隙率ε增大

3、，Nu與Sh減小，對流換熱的強(qiáng)度與傳質(zhì)強(qiáng)度減弱;當(dāng)Le＜1時(shí)，溫度對傳熱傳質(zhì)的影響較劇烈，當(dāng)Le＞1時(shí)，濃度對傳熱傳質(zhì)影響較劇烈，當(dāng)Le=1，兩種影響相當(dāng)，Nu=Sh;在浮升比N=-1時(shí)，流體流動(dòng)強(qiáng)度及傳熱傳質(zhì)強(qiáng)度最微弱，N＜-1，腔體內(nèi)流動(dòng)為逆時(shí)針方向，質(zhì)浮升力占主導(dǎo)地位，N＞-1，腔體內(nèi)流動(dòng)為順時(shí)針方向，熱浮升力占主導(dǎo)地位;Nu和Sh隨著高寬比增大而增大，傳熱和傳質(zhì)的效果越來越明顯;左側(cè)垂直壁面為線性溫度邊界條件時(shí)，隨著多孔結(jié)構(gòu)的厚