【摘 要】
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对腔体内两对立竖直面含有四个恒温加热片的多孔介质方腔稳态自然对流层流流动换热进行了数值模拟.方腔内充满多孔介质和水.采用Brinkman扩展达西模型及SIMPLE算法来模拟计算方腔内的流动.详细研究了加热片布局、腔体纵横比和Rayleigh数变化对换热的影响。计算结果表明：当所有加热片都水平布置在方腔竖直面底部时,加热片的散热效果最好。Nusselt数随Rayleigh数的增大而显著增大。腔体纵横
【机 构】
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西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,西安,710049
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对腔体内两对立竖直面含有四个恒温加热片的多孔介质方腔稳态自然对流层流流动换热进行了数值模拟.方腔内充满多孔介质和水.采用Brinkman扩展达西模型及SIMPLE算法来模拟计算方腔内的流动.详细研究了加热片布局、腔体纵横比和Rayleigh数变化对换热的影响。计算结果表明：当所有加热片都水平布置在方腔竖直面底部时,加热片的散热效果最好。Nusselt数随Rayleigh数的增大而显著增大。腔体纵横比对平均Nusseelt数也有一定的影响,当纵横比A为0.2时,腔体内的换热效果最佳.
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本文对空气在金属泡沫管内的强制对流换热进行了二维数值模拟.动量方程采用Brinkman扩展的达西模型,能量方程采用考虑流体和固体局部不平衡的两方程模型,考虑了入口效应和轴向导热.文章用金属泡沫方形通道的试验数据验证了程序的正确性。模拟结果表明,金属泡沫管的Nu数随孔隙率的减小或孔密度的增加而增大,且随流体和固体导热系数比值的减小而增大。金属泡沫管的强化换热效果十分明显,但其压降远大于光管.数值模拟
采用放大模型对装有四排短扰流柱的涡轮叶片尾缘冷却通道的传热和流动阻力特性进行了实验研究,重点研究了雷诺数、扰流柱的束腰比以及不同组合的影响。结果表明：(1)通道平均努塞尔数随着Reynolds的增加而增大,而当Reynolds增大时,综合性能评价系数降低,当Reynolds达到13500时,有上升的趋势。(2)通道内平均努塞尔数随着束腰比的增大先增大后降低然后有所变缓.(3)各种组合通道内的流动阻
本文从变物性的角度出发,主要讨论了由于密度的变化产生的当地体积变形率▽·→V≠0时,传热传质所受到的影响。从气体绕流平壁的变物性分析中,推导出无因次数hf对对流换热的影响作用；再由相变过程组分扩散方程中对流项中→V.▽cj和cj▽.→V两部分的贡献来分析▽.→V的不可忽视.
考虑纳米碳管与基体之间的热损失,采用四焊盘-3ω法测量了室温下基体表面不同长度单根单壁碳纳米管(SWNT)的导热系数。发现导热系数在测试长度范围内随长度的增大而增大,但是增加的幅度逐渐减小,与理论预测基本一致.
当系统的尺寸为纳米量级时,其导热系数呈现强烈的尺寸效应,而纳米尺度固体中的导热过程也可能偏离傅立叶定律.在纳米尺度下,非傅立叶现象的实验研究比较困难。本文采用分子动力学模拟的方法研究了纳米氩薄膜一端受热后的非傅立叶导热过程。通过对比MD模拟结果与CFD的计算结果发现纳米氩薄膜的导热过程呈现非傅立叶导热的特点。
本文针对周期和随机结构复相介质与界面的多尺度热问题,提出了一个多物理模型和耦合算法。内容包括：计算界面导热系数的分子动力学方法；随机结构宏观有效导热系数和温度场的均匀化与多尺度方法；界面温度场与宏观温度场的关联模式及局域场的量子力学修正。
本文对具有内热源的开口腔内自然对流数值进行了研究。结果表明，壁面为等温的内热源对腔内流体的换热和流动会产生一定的特殊影响，在热源两侧会形成两个随时间变化的涡旋，其中靠近开口侧的涡旋会逐渐变大，而靠近封闭端的涡旋会逐渐变小。有内热源的腔体与左侧恒壁温的腔体相比，系统到达稳态的时间要明显变长。
本文对管内变密度流体流动与换热的充分发展及解析解进行了探讨，提出了变密度流体管内充分发展流动与换热的基本假设和推论；用解析方法得到了恒热流加热条件的理想气体管内流动的无量纲速度抛物分布和温度分布。
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