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《有关多孔介质中自然对流传热的场协同分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、宜毅并手选展第了3卷第“期2003年4月`多孔介质中自然对流传热的场协同分析申盛刘伟陶文铃,,华中科技大学能源与动力工程学院武汉43()()74西安交通大学能源与动力工程学院西安71()049摘要基于多孔介质内部热、湿、气祸合迁移的数学模型,用场协同理论的观点,推导出含湿多.孔介质自然对流传热的气相流体与壁面间的整体和局部换热系数针对宽高比为1:3的竖直封闭多,:孔腔数值检验了含湿非饱和多孔介质自然对流的场协同现象即非饱和多孔介质自然对流的强度.不仅取决于温差、气相速度和流体物性,还取决于气相速度和温度梯度之间的协同改变气
2、相速度.和温度梯度的协同性,将影响非饱和多孔介质自然对流传热的强度关键词多孔介质非饱和传热自然对流场协同,对于单相流体对流换热过增元L`一3]从能量方、、建立了多孔介质热湿气藕合迁移的二维非定常.程出发,重新审视了热量输运的物理机制,把对流数学模型孔隙度较大时,在气相连续性假设下,,提:,换热比拟为有内热源的导热问题出只要提高由于浮升力的作用气流受热后能够在孔隙空间内总源强度就能强化传热,而热源强度不仅取决于流形成较强的自然对流.本文推导了场协同理论在含体的物理性质,还取决于流速和温度梯度的协同,湿非饱和多孔介质自然对流中
3、的表述,深化了对非减小流体速度矢量和温度梯度矢量之间的夹角可以饱和多孔介质中自然对流传热机理的认识,而且,.有效地强化传热对流换热场协同理论的提出,揭通过对竖直封闭腔内多孔介质自然对流传热的数值示了对流换热的局部行为对传热整体性能的影响,模拟,验证了含湿非饱和多孔介质自然对流中的场.深化了传热学术界对换热强化机理的认识协同现象.。川把过增元提出的利用速度与温度梯度之aT1间的协同,含湿非饱和多孔介质中热质传递的数学模型来强化对流换热的概念从抛物线型流动,.推广到椭圆型流动并进行了数值验证zhao囚采利用连续介质力学方法,可
4、建立非饱和多孔介,,.用水为工质让流体通过多孔介质垂直流过加热板质中热质迁移的数学模型对一个尺度l的多孔介,d,,然后侧向流出保持加热面附近流体速度矢量和温质体元(《l《Ld为孔隙或颗粒直径L为宏观度梯度矢量之间的夹角为零,从实验测得N,、的usseh特征尺寸)固体骨架与气液两相之间的换热面积:“=,,,数在较小Pelect数范围内为NeP其换热强很大三相在多孔介质体元内温差较小可近似认:.90N。=、、度远远高于夹角为时的对流换热囚为固气液三相处于局部热力学平衡对于多孔·.1329几1/2介质,孔隙中空气和水汽的混合气不
5、仅考虑混合气迄,,今为止场协同理论尚未在非饱和多孔介质的整体运动同时也考虑水汽相对于空气的扩散运传热中得到理论验证.含湿非饱和多孔介质中的对动,空气和水汽可采用分压不分容的处理方法.于流传:,:热特征为多孔骨架孔隙空间内多相系的流体是输运过程的一般微分方程有.,运动伴随着相变刘伟:使迁移机制十分复杂连续性方程,等t78〕基于别attery[”1和whitaker[`0]提出的体积平:甲·l。,,二一,液相(夕v)爪(l),,:·v,,均法将各向同性的多孔材料看作连续介质并参水汽甲[尸og(v+vg)」=爪(2),,,“]e
6、reS`2’3·。.照Phizip[Dvi[]的经典热力学理论:甲召。gV:二03)等空气()(2002一,一22一0926收稿200207收修改稿*:国家重点基础研究发展规划(批准号G2000026303)资助项目......Email:sShenailCh;nacom/welllupubli。whhbCn@m@直毅并乎选展第13卷第4期2003年“月·:·va·动量方程/:::Cgv:::液相:。(lv,·甲)(。一v,)一爪v,二一。lgD一/一(动舞卜舞、:l一x。一102ll,(10K甲尸g一尸9/Kv(4)·。
7、gV:甲。gy:+vg=一+气相()()爪甲户,在多孔介质内当气相自然对流较强而液相流动较尸g甲Zvg一。`。99一夕gegg/K`vg.(5)弱时,能量方程简化为:水汽扩散方程··、。g。gv:甲T)=甲m甲T)一nIy愚((Kv,=一Dv。户/(户一户v)甲尸v/尸v.(6)(11):能量方程1,将方程(10)代入方程(1)得··:I,I:+。g:gg=v甲(尸CT)y甲(尸CT)9·g··90+·g,vg二:-甲·(Kn甲T)一爪y.(7)舞).·n,v。甲、g:(12),,,,,二、在方程(l一7)中下标lgvam
8、分别[{舞卜}、、、,,气相空气和表观量;T。表示液相水汽,,、、Pv分别表示温度相含量压力和速度矢量;考虑非饱和多孔介质在壁面附近的对流换热.,va,卜1A;爪y分别表示蒸汽生成率和汽化潜热;oD如图(a)所示为一个任意连续可微的界面a,,.,,、bA几K、KgKm分别表示水汽向空气的质扩散率液为在壁
