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《环形浅液池内中等pr数流体的热毛细-浮力对流》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第25卷增刊动力工程Vol.25Sup. 2005年10月JOURNALOFPOWERENGINEERINGOct.2005环形浅液池内中等Pr数流体的热毛细-浮力对流商奇伟,李友荣,彭岚,吴双应(重庆大学动力工程学院,重庆400044)摘要:为了了解水平温度梯度作用时环形浅液池内的热毛细-浮力对流特性,利用有限容积法进行了非稳态二维数值模拟,环形液池外壁被加热,半径为40mm,内壁被冷却,半径为20mm,液池深度为0.75-3mm,液池内的流体为0.65cSt的硅油,其Pr数为6.7。模拟结果表明,当水平温度梯度较小时,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
2、荡流动,模拟计算的临界温差与实验结果吻合较好。关键词:工程热物理;热毛细-浮力对流;数值模拟;环形浅池Thermocapillary-buoyancyConvectioninaThinAnnularPoolforModeratePrandtlNumberFluidSHANGQi-wei,LIYou-rong,PENGLan,WUShuang-ying(CollegeofPowerEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)Abstract:Inordertounderstandthenatureofthermocapillary
3、-buoyancyconvectioninadifferentiallyheatedannularpoolwiththeouterheatedcylinderandtheinnercooledcylinder,weconductedaseriesofunsteadytwo-dimensionalnumericalsimulationswiththefinite-volumemethod.Thepoolwasfilledwiththe0.65cStsiliconeoil(PrandtlnumberPr=6.7).Resultsshowthattheflowisstableatthesmallt
4、emperaturedifferenceintheradialdirection.Withtheincreasingofthetemperaturedifference,thesimulationcanpredictoscillatoryflows.Itisfoundthatthereisagoodagreementbetweenthesimulationandexperimentresultsonthecriticaltemperaturedifference.Keywords:engineeringthermophysics;thermocapillary-buoyancyconvect
5、ion;numericalsimulation;thinannularpool在熔体晶体生长过程中,对流体运动的了解是当沿自由表面的温差超过某一临界值后,熔体的运至关重要的,一般说来,希望得到性能均匀的晶体动将会变为非稳定的振荡运动。在过去的几十年中,材料,但是,如果熔体的运动是非稳定的,则晶体热毛细-浮力对流已引起了研究者们的注意,Ben的均匀性就会受到破坏[1]。在微重力环境或浅液层Hadid&Roux[2-5]对矩形腔内低Pr数流体的二维热内,热毛细力是引起熔体运动的主要原因,而且,毛细对流和热毛细—浮力对流进行了数值模拟,结果证实了多胞流动结构的存在,而且,当Ma数超基金项目:国家自
6、然科学基金资助项目(No.50476042)作者简介:商奇伟(1980~),男,陕西礼泉人,硕士研究生,主要从事过某一临界值时,流动将会变为振荡流动;另一方传热数值计算方面的研究面,许多学者[6-11]也进行了各种条件下在水平温度632第25卷增刊动力工程Vol.25Sup. 2005年10月JOURNALOFPOWERENGINEERINGOct.2005梯度作用时常重力矩形腔和环形流道内的热毛细对流实验,最近,Schwabe和Benz[12-14]报道了一系列[12-14]报道了一系列¶Q12+V×ÑQ=ÑQ.(3)¶tPr边界条件如下:环行流道内的热毛细对流和热毛细-浮力对流实验,在这
7、些实验中,流道外壁被加热,半径为40mm,内壁被冷却,半径为20mm,流道深度d=2.5-20mm,实验结果表明,在小的水平温差下,流动为稳态的多胞流动,随着温差的增大,流动将会失去其稳定性,首先转化成热流体波,当温差再增加时,将会自由界面(Z=d/ro,ri/ro
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