局部热源作用下多孔旋转盘换热数值研究

《局部热源作用下多孔旋转盘换热数值研究》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、传热传质学编号:123556屮国丄程热物理学会学术会议论文局部热源作用下多孔旋转盘换热数值研究朱兴丹，张靖周，谭晓茗南京航空航天大学能源与动力学院，南京210016(Tel:15850680894E-ma订：zhuxindanl9890109@126.com)摘要：本文川FLUENT软件针对局部热源作川下填充多孔介质的旋转盘换热现象开展了数值模拟，分析了转速、尚体材料以及孔隙率等参数对转盘表面换热的彩响。计算结果农明，转盘的转速越大,盘而的温度越低，温度分布越均匀；采用导热性能好、孔隙率小的固体骨架可以有效减小圆盘的农而温差，增强圆盘腔体内多孔介质的强化换热效果

2、。关键词：局部热流；旋转盘；多孔介质；数值模拟NumericalSimulationonHeatTransferinRotatingDiskFilledwithPorousMediumSubjectedtoLocalHeatFluxZHUXing-dan,ZHANGJing-zhou,TANXiao-ming(CollegeofEnergyandPowerEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)Abstract:Numericalsimulatio

3、nsthroughFLUENTsoftwarearecarriedoutinthispapertoinvestigatetheheattranslerphenomenoninarotatingdiskfilledwithporousmediumsubjectedtoalocalheatflux.Theinfluencesofdifferentrotatingspeeds,solidmaterialsandporositiesonheattransferoftherotatingdiskaretakenintoaccount.Resultsshowthatthes

4、urfaceofthediskcanachievesmallertemperaturedifferencewithhigherrotatingspeedofthedisk,betterheattransfereffectofthesolidmediumandlowerporosityofporousmediumsothatporousmediumfilledinthediskalsocanachievebettereffectofheattransferenhancement.Keywords:localheatflux；rotatingdisk；porousm

5、edium；numericalsimulation引言多孔介质是由多孔固体骨架以及固体骨架孔隙间的流体相组成的多相共存空间，因此其传热过程十分复杂。多孔结构不仅具冇极高的比表面枳，同时蜂窝孔隙通道具冇强烈的热弥散效应和壁血扰动的边界效应，从而形成强化対流换热的物理机制⑴役采用多孔介质能获得较好的换热效果和较均匀的表血温度分布。然而针対旋转条件下多孔介质中的对流问题的研究冃前相对较少。南京航空航天大学的夏婕等人⑶对不同旋转条件下多孔介质中热驱动流动的稳定性进行了分析，发现离心力与温度梯度垂直时，多孔介质发生无条件自然対流；离心力与温度梯度平行时，多孔介质发牛:有条

6、件自然対流。之后夏婕等人件61又研究了多孔层的厚度和多孔介质孔隙率对热驱动换热的影响，发现多孔层厚度增加、孔隙率增大会导致热驱动换热效果降低。本文通过数值模拟，分别研究了圆盘转速、多孔介质固体材料以及孔隙率対装有多孔介质的旋转盘换热的影响。基金项目：国家自然科学基金资助项目(No：51076063)作者简介：朱兴丹(1989-),男，陣士研究生，主要从事强化传热研究。1计算模型数值模拟计算时所采用的物理模型如图1所示，是一个圆盘封闭腔体，整个腔体绕与Z轴平行的圆盘中轴线以一定的转速作旋转运动。圆盘具体大小尺寸如下：盘厚H=5cm,圆盘的半径R=10cmo在圆盘轮

7、缘取一个局部区域设定为怛热流边界条件对圆盘进行加热，圆盘封闭腔体内填充的是均匀的多孔介质，计算时转盘两侧而设为对流冷却而，对流换热系数为30W/(n?・K),环境温度为300K。多孔旋转盘局部加热区图1物理模型示意图两侧而数值模拟时假设多孔介质中的固体介质是均匀且不变形的，假设多孔介质中固体和流体(流体导热系数设为0.6W/O1・K)处于局部热平衡。本文数值计算中的控制方程⑺为：连续方程坐如2=odxf动量方程其中。为旋转角速度；£为多孔介质的孔隙率(孔隙率定义为多孔介质中空隙体积与多V孔介质整体体积之比，即£二丁話)；©为冇效热传导系数，keff=skf+(1

8、-e)ks,心为流体热传