大溫差封閉腔體自然對流數(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流數(shù)值模擬專業(yè)：供熱、供燃氣、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流換熱在實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)展以及對提高能源利用率的要求，使得大溫差下的自然對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)有針對大溫差自然對流的實驗研究較為困難?，F(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流數(shù)值計算方法的選擇對

2、計算結(jié)果的精度影響較大，所以本文采用數(shù)值模擬手段對大溫差下封閉腔體自然對流換熱進行研究。本文采用Fluent軟件進行數(shù)值模擬研究。由于在大溫差下自然對流換熱中流體物性隨溫度變化較大，采用定物性方法計算時存在較大的計算精度偏差。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大溫差封閉方腔進行定常數(shù)值模擬研究；同時，對于導(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行自然對流數(shù)值

3、模擬研究。其次，本文進一步考慮形狀因子的影響，對實際工程中應(yīng)用較為廣泛的圓柱腔體進行數(shù)值模擬研究，分析圓柱表面曲率對自然對流換熱的影響。最后，本文對大溫差自然對流換熱的瞬態(tài)特性進行初步研究。結(jié)果表明：首先，在溫差較小時(40K～200K)的自然對流中，采用Boussinesq近似方法計算所得結(jié)果與另外兩種方法之間的相對偏差較小最大偏差不超過5%，同時可以減少計算量，加速收斂；在溫差較大時（200K～1000K），氣體壓縮性和密度變化不可