局部非热平衡条件下多孔介质通道中对流换热的研究

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1、分类号学号M201170841学校代码10487密级硕士学位论文局部非热平衡条件下多孔介质通道中对流换热的研究学位申请人:骆雄飞学科专业:工程热物理指导教师:杨昆副教授答辩日期:2014年1月7日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringResearchofforcedconvectioninachannelfilledwithporousmediausinglocalthermalnon-equilibriummodelCandidate:L

2、uoxiongfeiMajor:EngineeringThermophysicsSupervisor:Prof.YangkunHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作

3、者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要本文分别对有内热源的完全填充多孔介质的平行平板通道和多孔介质填充在一侧的平行平板通道内的对流换热进行

4、了研究。在动量方程中考虑了Brinkman项，能量方程使用局部非热平衡模型来描述，利用解析解法首次获得了相应的的无因次速度和无因次温度的精确解，进一步得出了努赛尔数的表达式。在前者中，分析了流体内热源和固体骨架内热源对换热和局部热平衡模型适用性的影响，讨论了通道壁面处热流分歧的现象。在后者中，讨论了相关参数对速度分布、流动阻力、多孔介质区域内流体质量流率、温度分布、努塞尔数以及换热与流动综合性能的影响。结果表明：（1）在有内热源的多孔介质平行平板通道中，对特定的参数，在多孔介质壁面处会产生热流分歧现象；流体内部热源对努塞尔数Nu的影响程度要弱于固f5相内部热源s的影响，当D

5、a10时，流体内部热源f对Nu的影响可以忽略；存在内热源时，局部热平衡模型不再适用；（2）在多孔介质填充在一侧的平行平板通道中，随着Da减小或增加多孔介质填充厚度，通道内流动阻力增大，但当无因次未填充多孔介质区域厚度Y0.6时，Da对通道流动阻力的影响可以忽略；随着Y增大，11努塞尔数Nu出现了极小值点。当毕渥数Bi和流体有效导热系数与固体骨架有效导热系数之比k较小时，Nu的变化曲线上出现了极大值；对于特定范围内的界面毕渥数Bi（0.01Bi100），随着Bi的增大Nu增大，但在这一范围之外的Bi对Nu的intintintint3影响几乎消除；当Da10时，换热与流

6、动综合性能的临界点是Y0.2，当k减小1时，这一临界点右移。减小Da将导致填充多孔介质换热通道的综合性能劣于未填充多孔介质换热通道的综合性能。关键词：内热源，多孔介质，局部非热平衡，部分填充，对流换热，精确解I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractInthisthesis,forcedconvectioninaparallelchannelfullyfilledwithporousmediawithinternalheatgenerationandachannelpartlyfilledwithporousmediahasbeentheoreticallyinvest

7、igated,respectively.ByemployingtheDarcy-Brinkmanequationforflowandlocalthermalnon-equilibriummodelforheattransfer,analyticalsolutionsofvelocityandtemperaturedistributionsoffluidphaseandsolidphaseinbothchannelsarefirstlyderived.Moreover,exacte