基于随机行走方法的多孔介质导热性能研究.pdf

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1、第39卷第4期华北电力大学学报V01．39．No．42012年7月JournalofNorthChinaElectricPowerUniversityJu1．，2012基于随机行走方法的多孔介质导热性能研究李小川，崔晓峰。，张程宾，杨卫波，施明恒。(1．扬州大学能源与动力工程学院，江苏扬州225127；2．河海大学机电工程学院，江苏常州213022；3．东南大学能源与环境学院，江苏南京210096)摘要：在组成相同的情况下，多孔介质传热性能可以表示为孔隙率、孔隙分布、孔隙连通性和方向性参数的函数。孔隙分布

2、静态特征可以用面积分形维数来描述，而表征孔隙连通性和方向性的多孔介质动态特性结构参数的相关研究文献较少。本文在传统随机行走模型的基础上，提出了一种新的方向随机行走模型来定量描述多孔介质动态特征，并与有效导热系数建立了定性关系。关键词：多孔介质；动态特性；分形；随机行走中图分类号：TK121文献标识码：A文章编号：1007—2691(2012)04—0095—05Research0nheattransferinporousmediabased0nrandomwalkmethodLIXiao．chuan，CU

3、IXiao．feng，ZHANGCheng．bin，YANGWei—bo，SHIMing．heng(1．SchoolofEnergyandPowerEngineering，YangzhouUniversity，Yangzhou225127，China；2．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，HohaiUniversity，Changzhou213022，China；3．SchoolofEnergyandEnvironment，SoutheastUnive

4、rsity，Nanjing210096，China)Abstract：Undertheconditionsofthesamecomposition，theeffectivethermalconductivityofporousmediacanbeex—pressedasafunctionofporosity，poredistribution，theconnectivityanddirectionalityofpores[1—5]．Staticfeaturesofporedistributioncanbed

5、escribedbyareafractaldimension，buttherelevantreportsaboutkineticfeaturesthatre·presentconnectivityanddirectionalityofporesarelimited．Inourpresentwork，anovelrandomwalkmodelwasestab—lishedtodescribethekineticfeatureofporesquantitativelybasedontraditionalran

6、domwalkmode1．Aqualitativerela—tionshipbetweenheattransferperformanceandstructuralparameterswasestablishedpreliminarily．Keywords：porousmedia；kineticfeatures；fractal；randomwalk自然界中存在的许多复杂现象，比如悬浮在溶0引言液或大气中的金属粉末、煤灰和烟尘等微粒的无规则扩散凝聚过程都可以用随机过程来描自然界中很多物理现象都与随机过程有关，

7、述[53。本文在前人研究基础上，提出了一种随机行走反映了自然界中微小粒子在另一种介新的非均匀分形多孔介质中的粒子方向随机行质中的随机、复杂运动的物理过程。很多简单走模型，并用来定量描述多孔介质通道结构的的随机物理现象可以通过恒定不变、均匀的和动态特征。各向同性环境中粒子的随机行走模型来描述，比如花粉在水中的运动(布朗运动)。研究者们1方向随机行走模型发展了各种各样的随机行走模型来解释和研究在孔隙率相同的情况下，孔隙的分布、连通性和方向性是影响多孔介质传热传质性能的关键收稿日期：2012一O3—12．基金项

8、目：国家自然科学基金资助项目(51079125)；江苏省高结构因素。面积分形维数代表了孔隙分布的静态校自然科学基金(10KJB470009)；扬州大学科技创特征，而无法体现孔隙结构的动态特征，~P：fL隙新培育基金资助(2011CXJ038)．连通的程度和连通的方向。基于真实多孔介质中96华北电力大学学报的传热传质过程往往是在有外部势差作用下发生作为行走终止条件。粒子从高温边界出发，沿着的具有方向性的输运过程，比如温差作用下的