大溫差封閉腔體自然對(duì)流數(shù)值模擬(1)

1、西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文大溫差封閉腔體自然對(duì)流數(shù)值模擬專業(yè)：供熱、供燃?xì)?、通風(fēng)及空調(diào)工程碩士生：李明指導(dǎo)老師：張鴻雁教授崔海航副教授摘要大溫差自然對(duì)流換熱在實(shí)際工程中有著十分廣泛的應(yīng)用背景。隨著微型化、高能量密度器件的發(fā)展以及對(duì)提高能源利用率的要求，使得大溫差下的自然對(duì)流換熱問題研究變得日益迫切。由于受到高溫條件的限制，現(xiàn)有針對(duì)大溫差自然對(duì)流的實(shí)驗(yàn)研究較為困難。現(xiàn)有研究大多基于數(shù)值模擬的方法，但是大溫差下自然對(duì)流數(shù)值計(jì)算方法的選擇對(duì)

2、計(jì)算結(jié)果的精度影響較大，所以本文采用數(shù)值模擬手段對(duì)大溫差下封閉腔體自然對(duì)流換熱進(jìn)行研究。本文采用Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值模擬研究。由于在大溫差下自然對(duì)流換熱中流體物性隨溫度變化較大，采用定物性方法計(jì)算時(shí)存在較大的計(jì)算精度偏差。首先，本文采用Boussinesq近似、不可壓理想氣體及密度線性差分三種密度處理方法對(duì)大溫差封閉方腔進(jìn)行定常數(shù)值模擬研究；同時(shí)，對(duì)于導(dǎo)熱系數(shù)和粘性系數(shù)分別采用物性線性差分和定物性兩種不同物性處理方法進(jìn)行自然對(duì)流數(shù)值

3、模擬研究。其次，本文進(jìn)一步考慮形狀因子的影響，對(duì)實(shí)際工程中應(yīng)用較為廣泛的圓柱腔體進(jìn)行數(shù)值模擬研究，分析圓柱表面曲率對(duì)自然對(duì)流換熱的影響。最后，本文對(duì)大溫差自然對(duì)流換熱的瞬態(tài)特性進(jìn)行初步研究。結(jié)果表明：首先，在溫差較小時(shí)(40K～200K)的自然對(duì)流中，采用Boussinesq近似方法計(jì)算所得結(jié)果與另外兩種方法之間的相對(duì)偏差較小最大偏差不超過5%，同時(shí)可以減少計(jì)算量，加速收斂；在溫差較大時(shí)（200K～1000K），氣體壓縮性和密度變化不可