大高度比竖环形封闭空腔内层流自然对流换热的数值研究

对大高宽比竖环形封闭空腔内自然对汉换热问题进行了数值研究，考虑竖环形空腔内自然对流是符合Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ假定的层流，稳态的二维轴对称流动，在适当Ｒａｖｌｅｉｇｈ数变化范围内，用涡量一流函数方程对该问题进行了 数值模拟，得到了２≤Ｋ≤１０和Ａ＝２４的几何参数下竖环形封闭空腔在内管表面为等热流，包壁恒壁温情形的流动模式和换热热规律，并讨论了数值计算结果与实验结果之间的一致和差异。     

有凸出离散热源封闭空腔内耦合自然对流换热

建立了一侧竖壁等温冷却、另一侧竖壁均匀分布五个凸出热源的二维封闭空腹的自然对流换热的数学模型,对不同高度比下的层流自然对流换热进行了数值分析,空腔高宽比范围为：3.0≤A≤12.22,RaH为10^7,Pr数取30。计算结果表明,与平面热的情形相比,凸出热源的整体换热效果较好。当高宽比A较大时,空腹内出现的多个二次流强化了传热;A减小时,由于二次流的减弱和消失,换热效果下降,最后根据计算结果整理出了空腔内的传热关联式。     

圆内开缝圆环形空间自然对流的格子Boltzmann模拟

采用耦合热格子Boltzmann模型,对圆内开缝圆环形空间自然对流进行了数值模拟,分析了瑞利数Ra(10~4≤Ra≤10~6)和开缝度S(0.1≤S≤0.4)对环形空间内流动与换热的影响。模拟结果表明:随着瑞利数增加,环形空间内自然对流换热会出现较强的不稳定性,流型转化也较丰富,存在4种流型,稳定的二涡流、四涡流、二涡流和四涡流之间振荡的交变流以及振荡的二涡流;此外,开缝度的改变对环形空间内自然对流换热影响是显著的。随着开缝度的增大,流体更易形成多涡流型,进而增强流体扰动,流动不稳定性增强;另外,增大开缝度虽能增强环形空间内自流换热,但不是开缝度越大越好,而是存在一个最佳临界开缝度。     

矩形空腔内多个离散热源自然对流的数值分析

用SIMPLER算法,数值分析了顶部散热的矩形空腔内一侧竖壁上均匀放置5个离散热源的自然对流传热,探索了瑞利数和空腔高宽比对流动和传热的影响。分析指出:空腔中心存在一个近似等温区:相同热负荷下随着宽度的增加热源表面局部换热系数增大、但冷源平均换热系数却因冷源平均热流密度的减小而降低。数值计算的结果和实验值吻合得很好。     

封闭腔内层流自然对流换热过渡层数值研究

对正方形空腔内的层流自然对流换热进行了数值模拟 ,用SIMPLE算法和乘方格式对该问题 (Ra =1× 10 3～ 1× 10 6)进行了详细的数值计算 .根据计算结果 ,在前人工作的基础上总结出封闭腔内层流自然对流换热的变化规律 ,提出了导热占主导地位的层流流动和导热与对流共时作用的层流流动的分界点 ,同时得出了两个区域的平均努塞尔数的计算公式 ,通过比较 ,表明其精度较以前的计算公式要高 .     

底部离散加热,顶部冷却的二维空腔内高宽比对自然对流的影响

对底部均匀分布５个离散平面热源，顶部等温冷却的二维封闭空腔内高宽比对高Ｐｒ数介质层流自然对流的影响进行了数值分析。空腔高宽比范围为０．０８≤Ａ≤０．３３３．Ｒａｗ为１０＾７，Ｐｒ取作９０．高宽比极小时半侧空腔内形成５个被零流线分隔的环状流，随着高宽比的增加逐渐汇聚为单一的一次流，且流速增加。研究范围内冷源平均努谢尔特数Ｎｕｃ在Ａ＝０．１３６时达最小值。之后有所上升，在Ａ＝０．１６４达一极值。当Ａ继     

竖环形夹层内自然对流换热的实验研究和数值计算

作者对两端封闭且绝热、外管表面为等温边界条件、内管表面为不同热边界条件下的竖环形夹层内的自然对流换热进行了数值计算和部分实验研究。在实验模型中,加热管内表面维持为等热流边界条件。文中对四种加热管的边界条件进行了数值计算,给出了实验研究与数值计算的结果,分析了不同边界条件对于换热及加热管壁面温度分布的影响。在耦合问题的数值计算中,采用了双块修正技术,保证了迭代计算的收敛性。数值计算的结果同前人的研究和本文的实验结果的符合程度是令人满意的。     

高瑞利数下封闭腔内自然对流的数值模拟

为了推广应用高瑞利数下的自然对流换热技术,有必要对自然对流流动与换热特性进行深入研究。采用不引入人工扰动的直接数值模拟方法,对发生在高宽比为4的封闭腔内的自然对流流动与换热进行了研究,分析了平均温度、平均主流速度、涡量和局部努塞尔数的分布特性。研究结果表明:从静止等温流体初始条件出发,不引入任何人工扰动自然对流可以顺利发展到湍流,节约了计算资源;即便瑞利数等于1010,自然对流的平均温度、平均主流速度、涡量和局部努赛尔数分布都具有边界层型流动和换热的特征;在普朗特数为0.71~500的范围,当封闭腔内自然对流换热出现湍流换热特征时,局部瑞利数处于107~108量级。     

开口空腔内湍流自然对流与表面辐射的耦合传热

对具有单个加热壁的二维方形开口空腔内的湍流自然对流与表面辐射的耦合传热进行了数值研究。结果表明,辐射强烈地影响腔内的流场及温度场,它既可增强也可减弱空腔的湍流自然对流换热;不同Rayleigh数和温差比下,空腔的总换热率及辐射所占份额均呈现不同的变化规律。     

封闭空间内小尺度等温竖板自然对流的三维效应

研究了封闭空间内小尺度等温竖板自然对流的三维效应、表明三维效应随着平板尺度的减小而增强，从而使换热增强．对于相同尺度的平板，采用不同的放置方式其换热状况也不相同．尺度较大时，竖放(高度方向长)比横放时换热强，但随着尺度的减小，两种放置方式的换热越来越接近．     

对流占优对流扩散方程的间断有限元(DG)解法

对于对流占优的对流扩散方程,采用一种间断有限元(DG)方法进行了数值求解.采用了一种p-谱系基函数,研究了L2模误差的数值行为.     

大气湿对流的类型和深厚湿对流触发机制综述

梳理大气湿对流和强对流天气的定义和特征, 综述深厚湿对流(DMC)的触发机制研究进展。类似贝纳德对流的大气浅薄湿对流积云的组织形态取决于边界层大气垂直风切变强度。按照触发高度, 可将DMC划分为地基对流和高架对流; 按照强弱程度, 也可以将 DMC划分为强雷暴和普通雷暴。虽然强对流天气的定义具有一定的主观性, 不同国家的定义标准存在差异, 但都具有极端性和易致灾等特点。然而, 全面监测这些天气的类型和强度的难题依然存在。地基对流的触发机制实际上位于边界层, 最为复杂多样; 很多 DMC的触发是辐合线相互作用或不同机制共同作用的结果。未来需要加强边界层的精细探测能力, 深入研究DMC触发机制的气候学特征和机理, 更需要提升高时空分辨率资料同化水平和边界层过程的数值模拟能力。     

矩形腔体中Rayleigh-Benard对流结构的分析

通过对二维流体力学基本方程的数值摸拟，讨论了在二维矩形腔体中，不同条件与Rayleigh-Benard（RB）对流耦合作用的结构图案和特性。在分析了RB对流结构的基础上，分别对比分析了水平流及脉冲流与RB对流耦合作用的结构，并得出了其规律。RB对流系统为定常流动，对流轨道具有空间周期性。当RB对流与水平来流耦合作用时，系统为非定常流动，对流结构既表现空间周期性，同时也表现时间周期性。当外加来流的大小呈周期性变化时，此时系统流动的形式与外加来流的周期密切相关。     

基于不同对流下加热系统的数值模拟与实验研究

采用多孔介质导热方程、DO辐射模型以及标准κ-ε湍流模型,建立三维热物理模型。应用有限体积法计算了室内沙疗室气固耦合传热问题。首先在自然对流条件下,即沙疗室不开风扇、处于无风状态时,改变其加热方式,分别为单面加热和双面加热。对比分析不同加热方式下,空气层以及沙体层温度场的变化。其次在双面加热条件下,改变其对流方式,分别为自然对流与强制对流。对比分析不同对流方式下,空气层温度场、速度场的变化,以及沙体层温度场的变化。最后,通过实验加以验证。研究发现强制对流条件下的双面加热能够加快空气热对流速度及沙体传热速度,使沙体层温度分布均匀化,进而提高沙体的传热效率。     

倾斜单管和管排自然对流换热的实验研究

对倾斜单管和倾斜管排的自然对流换热进行了实验研究。试验管的外径为40毫米,长800毫米。试验在恒热流条件下进行,R_(αL)的范围是5×10~8～3×10~9,倾斜角度为θ=0°(水平放置),15°,30°和45°。对于倾斜管排,在每一倾斜角下进行了七种s/d的试验。根据实验结果,拟合了适用于倾斜角度为0°～45°、流动状态为紊流时的倾斜单管的自然对流换热通用准则关系式,填补了现有实验数据的空白。试验还揭示了不同倾斜角度下倾斜管排中各管的N_(u_L)随s/d的变化规律。试验发现,尽管倾斜单管的换热总比相应条件下水平单管差,但是在θ不太大时,倾斜管排的平均换热系数不仅不比水平管排低,而且可高出5～6%。因此,就工程实用来说,当换热器的水平尺寸受限制时,将自然对流换热管排布置成倾斜的方式是可取的。此时,从工程实用的观点,倾斜管排的换热完全可按相同条件下的水平管排的公式计算。用Mach-Zehnder干涉仅获得了流场显示图像,对合理的解释试验结果及进一步建立理论模型提供了依据。     

Experimental Study of Effect of Air Duct Structures on Heat Dissipation of Heating-Only Fan Coil

Heating-only fan coil(HFC) is one of the suited end users.which is not only compact but also highly efficient.And the major factors affecting the heat dissipation performance of HFC include leakage through coil bypass,distance between fan and coil,fan structure and air inlet type.Under natural air convection or forced,experimental studies were made on the effects of these factors upon the heat dissipation performance of HFC.The results show that:1)After reducing the leakage through coil bypass,the heat dissipation of HFC in-creases 16.9%under natural convection,and increases 8.3%under forced convection.2)After the distance be-tween fan and coil be raised from 23.2cm to 41.7cm.the heat dissipation of HFC decreases 21.3%under natu-ral convection,but increasesl2.8%under forced convection.3)After changing the fan structure,the heat dissi-pation of HFC increases 41.8%under natural convection.and the heat dissipation per motor power increases 96.1%under forced convection.4)The heat dissipations of HFC with round pass,slit and strip type of air inlet are different,whose proportion is about 100%,110%,136%under natural convection,and 100%,105%,116%under forced convection.     

方腔内混合对流换热的数值研究与模型实验

为研究方腔内混合对流向受迫对流过渡的临界参数,通过数值模拟和模型实验,得到了不同工况下的流场、温度场,并将数值结果与实验结果进行了对比,通过一系列的数值计算,取得了均匀通风方式时混合对流处于受迫对流占优状态、自然对流受到抑制时的特征参数,指出描述方腔内混合对流的特征参数Ｇｒ／Ｒｅｎ中的ｎ不等于２,并发现当自然对流引起的旋涡消失时,自然对流对换热仍有一定的影响。     

扇形柱面内液体的对流临界点

本文研究了横向边界对Rayleigh-Benard问题的影响,作了扇形柱几何中的自然对流的线性稳定性分析。文章确定了当在柱形容器的下底面加热、上底面保持固定温度的条件下,出现自然对流的临界Rayleigh数,井讨论了临界Rayleigh数附近的区域内的优势对流模式(Preferred convective mode)和柱面侧壁对它们的影响。     

一种求解对流扩散反应方程的高阶紧致差分格式

提出一种消除对流扩散反应方程中对流项的处理技巧,结合中心差分格式的新方法与相同节点的迎风差分格式相比具有更好的精度,该方法很容易与Padé格式相结合,构造出具有四阶精度的无条件稳定的高阶差分格式.数值实验表明,新方法具有很好的精度和健壮性,并且可以有效求解对流占优问题.