离散热源的自然对流换热数值模拟

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1、2009年12月吉林电力Dec．2009第37卷第6期(总第205期)JilinElectricPowerVo1．37No．6(Ser．No．205)离散热源的自然对流换热数值模拟NumericalSimulationofNaturalConvectionHeatTransferInducedbyDiscreteHeatSource华泽嘉，徐焕(东北电力大学，吉林吉林132012)摘要：利用FLUENT软件对有离散热源的封闭腔内的自然对流换热进行数值模拟，对不同瑞利数Ra下的自然对流换热的情况进行计算，得出随着Ra的增加，空腔内部的等温线由垂

2、直变为水平，换热逐渐从导热占主导地位变为由对流换热占主导地位，平均努塞尔数Nu⋯随着Ra的增加而增加；对于有离散热源的电子元件，为了增加元件的使用寿命，降低经济成本，可采用增加Ra的方法来增加元件内的自然对流换热能力。关键词：自然对流换热；离散热源；瑞利数；平均努塞尔数Abstract：AnumericalstudyofanaturalconvectioninducedbythediscreteheatsourceinenclosedcavityispresentedbyusingFIUENTsoftware．Numericalresults

3、arereportedfortheeffectofRayleighnumberonflowfields’characteristicsandtheaverageNussehnumberontheheatsourcesurface．TheresultsshowthattheaverageNusseltnumberincreaseswithincreasingofRa，theinternalcavityisothermsfromtheverticalintotheleve1．Gradually，theheattransferdominatedby

4、conductionheattransferbecomesconvection．Fordiscreteheatsourcederivedelectroniccomponents，inordertoincreasecomponentlifeandreduceeconomiccosts，Racanbeemployedtoenhancethecapabilityofnaturalconvectionheattransfer．Keywords：naturalconvectionheattransfer；discreteheatsource；Ralei

5、ghNumber；averageNusseltnumber中图分类号：TK124文献标志码：A文章编号：1009—5306(2009)06—0028—03封闭空间内的自然对流换热是计算流体力学法求得定常解。在文献E6]中采用非等距网格剖分求和数值传热学的经典课题之一，在工程领域有着非解非定常流函数一涡量方程。文献EzJ在文献[53和常广泛的应用，在航空设计、大气科学、建筑设计，电文献E6]的基础上，利用原始变量法求解封闭腔内自子元件冷却、核反应等方面均涉及到。人们对自然对然对流换热问题．对求解域采用非等距交错网格剖流换热已经进行了大量的实验和

6、数值研究，DeVahl分，利用泰勒级数于网格点展开取二阶精度进行方DavisG[13最早发表了封闭方腔自然对流换热问题程各项的离散，采用SIMPLE方法对压力及压力修的基准解，对稳态的有水平热源的自然对流换热进正进行求解，不同Ra条件下的数值试验显示，该数行了计算，瑞利数Ra达到lO。LeQu6r6L2]继续进值方法物理概念清晰，计算稳定，可通过调节网格的行计算，使Ra达到了10。B．Calcagni]和疏密等方法达到改善求解收敛及提高求解精度等目MuhammadA．R．Sharif[4等分别研究了封闭方腔的。文献[7]文献[8]的方法一般限

7、于二维情况。人内的底部加热侧面冷却的自然对流问题，实验和数们已经从不同的计算方法对自然对流换热问题进行值分析了热源尺寸对传热的影响。了计算，而且还对不同的模型形状，有无内热源，热我国李光正等人在文献Es]中采用均匀网格剖源的形状，和相对位置尺寸等进行了计算。。。。分求解非定常流函数一涡量方程，对流函数的一阶导随着电子器件应用的越来越广泛，电子原件的数项(速度)采用四阶精度的Hermitian公式，对流散热问题成为了人们十分关注的问题，电子器件多项由一般二阶精度的中心差分提高到四阶精度离散依赖自然对流换热，为了更好地了解有离散热源的差分，包含温

8、度在内的离散方程组采用ADI迭代方电子原件内的温度分布情况，本文对含有离散热源收稿日期：2009—09—25作者简介：华泽嘉(1983一)，男，硕士研究生，主要研究