热壁面位置对矩形腔内自然对流影响的数值分析.pdf

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1、上海理工大学学报第36卷第6期J．UniversityofShanghaiforScienceandTechnologyVo1．36No．62014文章编号：1007—6735(2014}06—0527—05DOI：10．13255／j．cnki．jusst．2014．06．004热壁面位置对矩形腔内自然对流影响的数值分析金硕宏，刘建国，李凌，梁小龙(1．上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093；2．华能太仓电厂，太仓215424)摘要：对矩形腔内冷热壁面位于侧壁不同相对位置时的自然对流换热问题进行了数值模拟．腔体左侧局部壁面维持恒定高温，右侧局部壁面维持

2、恒定低温，左右侧壁的其它部分以及顶部和底部壁面绝热．按照冷热壁面的相对位置是否左右对称，通过改变Rayleigh数的大小，分析了不同工况下矩形腔内温度场、流场和热壁表面平均Nusselt数的变化，得到了Rayleigh数在10。～10。之间的结果．冷热壁面对称分布时，位于侧壁中部的换热作用最强；不对称分布时，热壁面位于侧壁中部、冷壁面位于侧壁上部的换热作用最强．关键词：矩形腔；边界条件；自然对流；数值模拟中图分类号：TK124文献标志码：ANumericalAnalysisonNaturalConvectioninRectangularCavityInfluenc

3、edbyPositionsofThermalWallsJINShuo-hong，LIUJian-guo2，LILing，LIANGXiao-long(1．SchoolofEnergyandPowerEngineeri~u3，UniversityofShanghaifoScienceandTechnology，Shanghai200093，China；2．HuanengTaica~u3PowerPlant，Taicang215424，China)Abstract：Anumericalsimulationwasperformedtostudythenaturalcon

4、vectionandheattransferoffluidcontainedinarectangularcavityinfluencedbythedifferentpositionsofthermalwalls．Thepartialpartoftheleftsidewallwassetatahighconstanttemperatureandthepartialpartoftherightsidewallwassetatalowconstanttemperature．Theotherpartsofthesidewallsandthetopandbottomofth

5、ecavitywerethermallyinsulated．Undertheconditionsofsymmetricalorasymmetricallocationofthermalwalls。theflowandtemperaturefieldsandtheaverageNusseltnumberofthermalwallswereanalyzedunderdifferentRayleighnumbers．TheresultswereobtainedwithRayleighnumbersbetween10。and10。．Theheattransferratei

6、shighatthemiddlepartofthermalwallsinsymmetricalcaseandatthemiddle—toppartinasymmetricalcase．Keywords：rectangularcavity；boundaryconditions；naturalconvection；numericaZsimulation收稿日期：2013—12—04基金项目：国家自然科学基金资助项目(51006071)第一作者：金硕宏(1988一)，男，硕士研究生．研究方向：强化传热．E-mail：jinshuohong@163．COITI通讯作者：李

7、凌(1976一)，女，副教授．研究方向：微尺度传热及强化传热．E-mail：liling@usst．edu．cn528上海理工大学学报封闭腔内的自然对流换热在工程实际中有着广假设矩形腔内为稳态层流，流体为常物性牛坝泛的应用，比如动力电站中电流母线的冷却、太阳能流体，普朗特数Pr取0．71，不考虑辐射，忽略粘性集热器中水的自然循环、用于变压器油冷却的扁盒耗散，密度采用Boussinesq假设．描述矩形腔内流自然对流冷却器、半导体电子元器件的冷却等_1]．这动与换热的无量纲控制方程为些问题中，腔体的壁面可能遭受到突然的温度变化，OU+aX。aY=0(⋯1)而温变不是经

8、常发生在整