锌锅中低Pr流体混合对流的数值模拟

以带钢连续热镀锌生产工艺为背景,对抽象出的低Pr数流体混合对流流动和换热模型进行了数值模拟,给出了在不同Re、Ra及Ri时的流场和温度场.数值结果表明,当Re、Ra都不等于0时,在所考虑的参数范围内,流动和换热受自然对流和强制对流两种机理控制.Re不变,增大Ri,自然对流作用加强,并且当Ri增加到一定值时,流动和换热发生振荡.所给出的速度相图显示,对应不同的Re、Ra及Ri,流动和换热会出现稳态解、周期性振荡解和混沌.     

锯齿型通道湍流流动和换热的自维持振荡

采用RNG k-ε湍流模型对锯齿形通道内流动和换热进行了数值模拟。对以时均方程法模拟得到的流场、温度场以及U-V相图、Nu-θ相图进行了分析。研究表明,在本文计算的Re范围内,数值计算结果仍能反映出周期性通道内流动和换热的自维持振荡特性,无量纲速度U,通道平均Nu数随时间作周期性振荡,并且振荡幅度、频率随Re数的增大而增大。     

混合流体Rayleigh-Benard行波对流中的缺陷结构

通过流体力学基本方程的数值模拟,研究了含有缺陷的行波对流的动力学特性. 当分离比Ψ＝－06时,随着相对瑞利数r逐渐增加,系统由局部行波对流过渡到含有缺陷的行波对流,然后缺陷消失过渡到无缺陷的行波对流. 对于不同分离比的研究表明,缺陷出现的周期随着分离比减小而迅速增加,随着r增加而增加. 在负的小分离比时的增加速率大于大分离比时的增加速率. 缺陷存在区间Δr随着分离比绝对值减小很快变小, 并且当Ψ＝－011时缺陷消失,没有发现含有缺陷的行波对流. 当r大于Δr的上限时,系统过渡到无缺陷的行波对流.可是,当r小于Δr的下限时,不同的分离比Ψ值,对应不同的行波对流斑图. 这说明分离比明显地影响着各斑图形成及它们之间的转换,斑图之间的转换是很复杂的. 关键词： Rayleigh-Benard对流 缺陷 混合流体 行波     

具有隔板的平行通道内空气混合对流换热数值模拟

本文以锅炉干排渣装置为背景,对抽象的理论模型具有隔板的平行通道内空气混合对流换热进行了数值模拟.数值计算表明,在Re＞1000时应采用非稳态数学模型进行数值模拟;在Re＞500时,自然对流机制对流动和换热的影响基本可以忽略.数值计算给出了不同Re时的进出口无量纲压差、局部的Nux和平均Nu以及流线图.这些结果可为深入研究干排渣装置中流动和换热特性提供参考.     

混合对流的数值模拟

分别采用(-v'2)-f模型、k-ε模型和室内零方程模型对通风空调中典型的气流组织形式混合对流进行数值模拟.研究表明:在通风入口附近存在一个分离涡,对这个分离涡预测的准确程度是整个计算成败的关键因素.将预测结果和实验进行比较,发现这个涡的尺度介于(-v'2)-f模型和零方程模型预测的结果之间,比k-ε模型预测的结果大.虽然从流场上看,零方程模型预测的结果和实验结果吻合很好,但从模型构造的角度看,它不具备普遍的意义.从对温度场的预测看,(-v'2)-f模型预测结果最好,室内零方程模型次之,k-ε模型结果最差.     

方形空间内混合对流换热的数值研究

以建筑物内人工环境控制为应用背景,对有对称空气射流的方形空间内混合对流换热进行了数值模拟,探讨了这种具有对称结构的混合对流换热解的分岔问题。数值结果表明,Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数、强制通风气流的射流角度、以及方形空间的宽高比都会影响解的分岔。当Ｒｅ数超过某一临界值时,会出现非对称数值解。宽高比减小,出现非对称解的临界Ｒｅ数也随之减小。Ｒｅ数、宽高比一定,仅当通风气流的射流角度在某个范围内时,能够得到非对称的数值解。     

环形浅液池内中等Pr数流体的热毛细对流

为了了解微重力下水平温度梯度作用时环形浅液池内的热毛细对流特性,利用有限差分法进行了非稳态二维数值模拟,环形液池外壁被加热,内壁被冷却,流体为 0.65 cSt的硅油,其Pr 数为 6.7。结果表明,当温度梯度较小时,流动为稳态流动,随着温度梯度的增加,流动将会失去其稳定性,转化成各种振荡流动,模拟结果与实验结果基本吻合。     

分离比对混合流体Rayleigh-Bénard对流解的影响

混合流体Rayleigh-Bénard对流是研究非平衡对流的非线性动力学特性的典型模型之一.基于流体力学方程组的数值模拟,首先探讨了矩形腔体中具有强Soret效应(分离比Ψ=-0.60)的混合流体行波对流的分叉特性及斑图演化,沿着分叉曲线的上部分支,随着相对瑞利数的增加,此系统依次出现了局部行波对流、具有缺陷的行波对流、行波对流、摆动行波对流及定常对流5种行波对流解.然后,研究了分离比Ψ对对流解的影响,与弱Soret效应(Ψ=-0.11)时的对流解相比较,强Soret效应(Ψ=-0.60)时出现的对流解更丰富.由于有强Soret效应的对流的复杂性,Ψ=-0.60时的对流解与Ψ=-0.20,-0.4时的对流解不同.     

微通道内近临界流体瞬态混合与换热研究

近年来,微尺度条件下功能性流体换热与流动已经成为极具潜力和挑战性的课题,在化工、医药、传热与能源利用等系统中获得广泛应用。超临界CO_2流体作为一种天然替代性环保工质,在相关细微尺度下已证明具有良好的热力学性能。本研究采用了数值计算的方法对近临界CO_2流体在微通道内流动稳定性和换热特性进行了系列的探索。研究发现,在靠近临界点的相对较宽泛的区域内,流体具有强膨胀特性和低热扩散特性,从而在微尺度条件下产生局部旋涡流动,大大促进了微尺度的混合和对流换热效率。进一步,研究针对这种微尺度局部涡动进行了机理分析,获得了微通道内近临界流体瞬态换热和超临界热膨胀效应特性。     

封闭圆内开缝圆自然对流换热的振荡特性

本文通过数值计算探讨了封闭圆内开缝圆自然对流换热的振荡特性。数值计算以整个圆为计算区域,采用了非稳态的数学模型和具有QUICK差分格式的SIMPLE算法。在相同条件下计算结果和实验结果符合很好。数值结果显示, 当几何结构一定时,Rayleigh数Ra小于某个临界值时,流动和换热处于稳态,并且关于垂直中心线对称;Ra大于这个临界值时,流动和换热是振荡的,非对称的。数值实验还表明,流动和换热出现振荡时的临界Rayleigh数Rac与开缝圆的开缝度有关,且流动和换热的振荡会出现对称振荡和非对称振荡两种情形。     

低Prandtl数水平流体层自然对流的振荡和分歧

本文用具有QUICK方案的有限差分法对底部加热的低Prandtl数水平流体层自然对流换热进行了数值计算,研究了这种问题中存在的振荡和分歧问题。结果显示,在Ra的一定取值区间,有4涡型流场和5涡型流场两个解的分支。但在这个区间以外,最终的结果没有出现分歧。在所发现的两个解的分支中,问题由稳态转变为非稳态的临界Racr是不同的。     

底部加热的低Prandtl数流体自然对流换热的分岔

本文用具有QUICK方案的SIMPLE算法对底部加热的低Prandtl数流体自然对流换热进行了数值计算,研究了这种流动与换热问题数值解的分岔问题。计算发现,在2200相似文献   

Pr数对环形浅液池热毛细对流的影响

为了解流体普朗特数(Pr)对热毛细对流的影响,通过线性稳定性分析,确定了环形浅液池内硅熔体(Pr＝0.011)和几种硅油(Pr数从6.7至57.9)热毛细对流失稳的临界条件,获得了它们在临界条件下的热流体波,特别是高Pr数硅油的热流体波.结果发现:当Pr≤15.9时,临界Ma数随Pr数的增加迅速上升,此时环形池内只有一...     

竖直圆管中超临界压力CO2在低雷诺数下对流换热研究

本文对竖直圆管中超临界压力二氧化碳在低雷诺数条件下的对流换热进行了实验研究和数值模拟。实验中分析了不同入口温度、热流密度以及流动方向等对超临界CO2流动和换热的影响。实验结果与计算结果的比较表明:在热流密度较小的情况下实验结果与数值计算结果基本吻合;而在热流密度较大的情况下,由于浮升力的影响,流动可能提前从层流转变为湍流,使换热强化。     

竖直多孔介质同心套管内混合对流的研究

在简要综述研究现状的基础上，本文通过量级分析导出了影响竖直多孔介质同心套管内混合对流的无量纲参数，提出厂简化混合对流为受迫对流的判据，分析计算了非达西效应的影响，并与实验研究的结果进行了对比。／ＲｅｐａｎｄＨ／ｄｐ，ｗｈｉｃｈｇｏｖｅｒｎｔｈｅｍｉｘｅｄｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｉｎａｖｅｒｔｉｃａｌａｎｎｕｌｕｓｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａ，ａｒｅｄｅｄｕｃｅｄｔｈｒｏｕｇｈｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｔｈｅｃｒｉｔｅｒｉａｆｏｒｍｉｘｅｄｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｉｓｅｓｔａｂｉｌｉｓｈｅｄｔｈｅｒｅｂｙ．Ｔｈｅｍｉｘｅｄｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｈｅｎｏｎ－Ｄａｒｃｙｅｆｆｅｃｔｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓａｇｒｅｅｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａ；ｍｉｘｅｄｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ