基于Soret效应的多孔介质方腔内双扩散对流数值研究.docVIP

 基于 Soret 效应的多孔介质方腔内双扩散对 流数值研究# 李龙，任毓程，曾敏，王秋旺** 5 10 15 20 25 30 35 40 （西安交通大学能源与动力工程学院，热流科学与工程教育部重点实验室，西安 710049） 摘要：多孔介质传热传质过程在自然界和人类生产、生活中广泛存在，对社会的发展具有重 要的影响。多孔介质自然对流中的 Soret 效应对于传质的影响受到了广泛的关注。本文在考 虑 Soret 效应的基础上，数值研究了温度梯度水平和浓度梯度竖直的多孔方腔内的双扩散自 然对流传热传质特性，重点研究了热瑞利数 RaT，刘易斯数 Le，浮力比 N 和 Soret 系数 M 对 传热传质的影响。主要结果表明，浮力比的正负和大小对传热传质有很大的影响，特别是在 浮升力比为负值，绝对值特别大的时候对传热传质的影响尤其明显。 关键词：工程热物理；多孔介质；传热传质；双扩散对流；Soret 效应 中图分类号：TK124 Numerical Investigation on Double-Diffusive Convection in a Square Porous Cavity based on the Soret Effect LI Long, REN Yucheng, ZENG Min, WANG Qiuwang (Key Laboratory of Thermo-Fluid Science and Engineering, Ministry of Education, School of Energy and Power Engineering, Xian Jiaotong University, Xian 710049) Abstract: Heat and mass transfer, which has an important influence on the development of the society, is widespread in nature, human production and life. Soret effect of natural convection in porous media on mass transfer has draw much attention. In this paper, the Soret effect of double-diffusive convection in a porous square cavity subject to horizontal temperature gradient and vertical concentration gradient is studied numerically. The effect of the thermal Rayleigh numbers (RaT), Lewis number (Le), Buoyancy ratio (N) and Soret coefficent (M) on heat and mass transfer are investigated in detail. The results show that the sign and size of buoyancy ratio have a great effect on the heat and mass transfer, especially when the buoyancy ratio is negative and the absolute value is very large. Keywords: Engineering thermophysics; Porous media; Heat and mass transfer; Double-diffusive convection; Soret effect 0 引言 随着科学技术的迅速发展和生产实践的迫切需要，发生在多孔介质内的传热传质受到越 来越多的重视[1-2]，其中的 Soret 效应更是受到了很大的关注。在二元混合流体体系内，若同 时存在温度梯度和浓度梯度，传热传质过程将发生直接的相互作用，产生所谓的交叉扩散效 应。由温度梯度作用产生的传质效应称 Soret 效应[3]，或称为热附加扩散效应，它代表温度 场不均匀性而导致的传质现象，而不是仅由浓度的边界条件决定的。其重要性来源于其多样 性的规律在工程中有相当广泛的应用[4]。当前人们对温度梯度和浓度梯度相平行的二维多孔 矩形封闭腔内的 Soret 效应的双扩散自然对流研究的比较多[5-7]，而对温度梯度和浓度梯度交 叉情况下的 Soret 效应的双扩散自然对流研究的比较的少，特别是温