不同高宽比的矩形空腔内流体浮升流动特性分析.pdfVIP

第２８卷第６期 江苏科技大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ２８ Ｎｏ６ 　 ２０１４年１２月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）　 Ｄｅｃ．２０１４ 　　　　　　 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－４８０７．２０１４．０６．００９ 不同高宽比的矩形空腔内流体浮升流动特性分析 赵忠超，张娇娇，成　华，丰威仙 （江苏科技大学 能源与动力工程学院，江苏 镇江２１２００３） 摘　要：应用无量纲分析方法，建立了矩形空腔内流体浮升流动的数学模型，研究了相同工况下不同高宽比对其流动换热 的影响．研究结果表明：不同高宽比对流体的浮升流动具有较大影响，随着高宽比的增大，空腔内流体流动的层流过渡层向 Ｒａ值减小的方向偏移，且当Ｒａ数一定时，Ｎｕ 随高宽比迅速地达到最大值后缓慢减小；随着Ｒａ值的增加，空腔中涡的数 ｍｅａｎ 量逐渐增加，浮升流动强度增大，Ｎｕ 增大，且Ｎｕ 的最大值向高宽比减小的方向偏移． ｍｅａｎ ｍｅａｎ 关键词：矩形空腔；浮升流动；数值模拟；流体 中图分类号：ＴＫ１２４　　　　　文献标志码：Ａ　　　　　文章编号：１６７３－４８０７（２０１４）０６－０５５７－０６ Ｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｒｅｅｆｌｕｉｄｄｒｉｖｅｎｂｙｂｕｏｙａｎｃｙ ｉｎｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｃａｖｉｔｉｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏｓ ＺｈａｏＺｈｏｎｇｃｈａｏ，ＺｈａｎｇＪｉａｏｊｉａｏ，ＣｈｅｎｇＨｕａ，ＦｅｎｇＷｅｉｘｉａｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＺｈｅｎｊｉａｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１２００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｂｕｏｙａｎｔｌｉｆｔｆｌｏｗｉｎａｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｃａｖｉｔｙｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｔｈｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｃａｖｉｔｙｏｎｔｈｅｈｅａｔｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｉｓｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｕｎｄｅｒｓａｍｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｓｐｅｃｔｒａ ｔｉｏｏｆｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｃａｖｉｔｙｈａｓｇｒｅａｔｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｂｕｏｙａｎｔｌｉｆｔｆｌｏｗａｎｄｈｅａｔｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｌａｙｅｒｏｆｌａｍｉｎａｒｆｌｏｗｈａｓｔｈｅｔｅｎｄｅｎｃｙｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅＲａｙｌｅｉｇｈｎｕｍｂｅｒ． ＷｈｅｎｔｈｅＲａｙｌｅｉｇｈｎｕｍｂｅｒｉｓｋｅｐｔｃｏｎｓｔａｎｔ，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅＮｕｓｓｅｌｔｎｕｍｂｅｒｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙａｐｐｒｏａｃｈｅｓｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙ．Ｔｈｅｅｄｄｙａｍｏｕｎｔ，ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｂｕｏｙａｎｔｆｌｏｗａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅＮｕｓｓｅｌｔｎｕｍｂｅｒｉｎ ｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅＲａｙｌｅｉｇｈｎｕｍｂｅｒ．ＴｈｅｍａｘｉｍｕｍｏｆａｖｅｒａｇｅＮｕｓｓｅｌｔｎｕｍｂｅｒａｌｓｏｈａｓｔｈｅｔｅｎｄｅｎｃｙｔｏｍｏｖｅｉｎｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｓｍａｌｌｅｒａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｃａｖｉｔｙ；ｂｕｏｙａｎｔｆｌｏｗ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｆｌｕｉｄ 此同时， ［４］