纳米流体作为一种新型、高效、高传热性能的能量输运工质,在车辆工程、发动机散热、生物医药、核能等许多工程应用领域都有广泛的应用前景。近些年来,许多学者对纳米流体的传热特性进行了大量的理论和实践研究,特别在纳米流体自然对流换热方向,取得了丰硕的成果。本文利用数值模拟方法,研究分析了复杂封闭腔体内Cu-水纳米流体的自然对流换热特性,内容及结论如下:(1)对具有不同长度、不同位置的绝热隔板的二维封闭腔体内Cu-水纳米流体的自然对流换热进行了数值研究。封闭腔体左侧壁面为恒温热壁面,右侧壁面为恒温冷壁面,包括隔板在内的其余壁面均绝热。重点分析了绝热隔板长度、绝热隔板位置、纳米颗粒体积分数、瑞利数对纳米流体自然对流换热的影响。数值计算结果表明:绝热隔板长度越长,平均努塞尔数越小,流体对流换热效果越差;绝热隔板长度较大时,低瑞利数下的流体换热效果对瑞利数的变化并不敏感,且平均努塞尔数几乎不随纳米颗粒体积分数的增加而改变;绝热隔板长度一定时,瑞利数和纳米颗粒体积分数越大,平均努塞尔数越大,流体对流换热效果越好;绝热隔板位置不同时,腔体内等温图和流场分布图有一定的不同。(2)对具有局部热壁面的二维倾斜封闭腔体内Cu-水纳米流体的自然对流换热进行了数值研究。腔体左侧部分壁面为恒温热壁面,右侧壁面为恒温冷壁面,其余壁面均绝热。重点分析了局部热源长度、腔体倾角、纳米颗粒体积分数和瑞利数等参数对纳米流体自然对流换热的影响。由数值模拟结果可知:腔体倾角从0°增大到30°时,平均努塞尔数随着倾角的增大而增大,倾角从30°增大到60°时,平均努塞尔数反而随着倾角的增大而减小;当腔体倾角不变、且瑞利数和纳米颗粒体积分数为定值时,随着局部热壁面长度B的增大,腔体热壁面的平均努塞尔数反而逐渐减小,这说明在一定范围内,局部热壁面长度越小,纳米流体自然对流换热效果越好。(3)对具有凸起于腔体内部热源的L形封闭腔体内Cu-水纳米流体的自然对流换热进行了数值研究。模型中腔体内部凸起热源为矩形,其上壁面、左壁面和右壁面维持恒定高温,腔体两条冷壁面长度相等且始终垂直,其余壁面绝热。重点分析了腔体冷壁面长度、热源大小和位置、纳米颗粒体积分数和瑞利数等参数对纳米流体自然对流换热的影响。对数值模拟结果分析可知:当纳米颗粒体积分数和瑞利数较大时,随着冷壁面长度的增大,平均努塞尔数先增大,后减小;当纳米颗粒体积分数和瑞利数较小时,平均努塞尔数随着冷壁面长度的增大而增大;随着热源高度的增大,平均努塞尔数呈现出了先增大,后变小的趋势;通过比对热源在不同位置时的平均努塞尔数,发现并不能确定热源在某处一定优于其他位置。当N/W=0.6,热源位于腔体右侧时平均努塞尔数高于热源位于腔体左侧时的平均努塞尔数,但当N/W=0.2,热源位于左侧时的平均努塞尔数高于热源位于右侧时的努塞尔数。