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1、A辑第21卷第6期水动力学研究与进展Ser.A,Vo.l21,No.62006年11月JOURNALOFHYDRODYNAMICSNov.,2006文章编号:10004874(2006)06073005热源尺寸对矩形腔内自然*对流的影响徐梓斌,闵剑青(浙江树人大学,浙江杭州310015)摘要:本文采用有限容积法对不同尺寸热源在水平腔体内引起的自然对流问题进行了数值模拟,通过改变热源无因次长度和Rayleigh数的大小,分析了不同工
2、况对矩形腔内流场结构和热源表面Nusselt数的影响,并对顶部冷却和侧壁冷却这两种不同边界条件的计算结果进行了比较。结果表明:Nu数随着和Ra的增大而增大;侧壁冷却这类矩形腔其热源表面Nu数总体较大。关键词:封闭矩形腔;热源长度;自然对流;数值研究中图分类号:TU831文献标识码:AEffectofheatsourcelengthonthenaturalconvectioninarectangularcavityXUZibin,MINJianqing(ZhejiangShurenUniv
3、ersity,Hangzhou310015,China)Abstract:Anumericalstudyofanaturalconvectioninducedbytheheatsourcewithdifferentlengthinhorizontalenclosureispresentedbyusingafinitevolumemethod.NumericalresultsarereportedfortheeffectofthedimensionlesslengthoftheheatsourceandRay
4、leighnumberonflowfieldscharacteristicsandtheNusseltnumberontheheatsourcesurface.Comparisonsarealsomadetocomputedvaluesbetweenenclosedrectangularcavitycooledfromthetopwallandcooledfromthelateralwalls.TheresultsshowthattheaverageNusseltnumberincreaseswithincre
5、asingofandRa.TheaverageNusseltnumberofenclosedrectangularcavitycooledfromlateralwallsislargerthanthatofcooledfromthetopwal.lKeywords:enclosedrectangularcavity;heatsourcelength;naturalconvection;numericalstudy[1]1引言太阳能利用等诸多领域中有着广泛的应用背景,因此近年来封闭空间内的自然对流研究一直为
6、国内自然对流的研究是个永恒的话题,由于其低能外研究者所关注。潘继红对梯形封闭空间的自然对耗、低噪音等特点在建筑室内环境、电子器件冷却和*收稿日期:20060519基金项目:浙江省教育厅科学资助项目(20060416);浙江树人大学资助项目(2004A11002)作者简介:徐梓斌(1968~),男,浙江建德人,副教授,博士生。徐梓斌等:热源尺寸对矩形腔内自然对流的影响731[2]流问题进行了数值模拟,讨论了梯形倾角、单元数划分和松弛因子对计算的影响;孙亮等提出了用于求解方腔内非定常流动的数值格式,对方腔
7、内的热对流[3]进行了高精度数值模拟;陆夕云等研制的肥皂膜[4]水洞实验装置可广泛应用于二维流体力学问题的研究,为复杂自然对流问题的研究提供了便利方法。有关热源在水平腔体内引起的自然对流问题,由于工程中的大量应用和水平壁面上离散热源之间复杂的相互作用而使得研究此类问题非常有意义。B.Cal图2矩形腔2物理模型[5][6]cagni和MuhammadA.R.Sharif等分别研究了封散。无量纲的连续性方程、动量方程及能量方程如闭方腔内的底部加热侧面冷却的自然对流问题,实验下[9~11]:[7]和数值分析了热源
8、尺寸对传热的影响;I.Sezai和[8]QH.Deng等讨论了底部加热顶面冷却的自然对UV+=0(1)流问题,分别分析了空腔尺寸和离散热源之间的相互XY作用及其对自然对流的影响。22作为这一类问题的继续,本文在文献[5~8]的UUPUUU+V=-+Pr2+2(2)基础上,着重针对顶部冷却和侧壁冷却这两种不同边XYXXY界类型的封闭矩形腔,对底部水平壁面上温
