多孔介质对封闭腔体内对流传热传质的影响 - 山东大学学报(工学版).PDF

　第４１卷　第１期 山　东　大　学　学　报　（工　学　版） ２０１１年２月　 　 　　 Ｖｏｌ．４１　 Ｎｏ．１　　 　ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＡＮＤＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＳＣＩＥＮＣＥ） Ｆｅｂ．２０１１　 　文章编号：１６７２３９６１（２０１１）０１０１４５０６ 多孔介质对封闭腔体内对流传热传质的影响 １，２ ２ ２ 刘芳 ，陈宝明 ，王丽 （１．山东大学能源与动力工程学院，山东 济南２５００６１； ２．山东建筑大学热能工程学院，山东 济南２５０１０１） 摘要：利用两区域法，其中在多孔介质区域利用ＦｏｒｈｅｉｍｅｒＢｒｉｎｋｍａｎＤａｒｃｙ方程，纯流体区域使用ＮａｖｉｅｒＳｔｏｋｅｓ方 程对部分填充多孔介质的二维封闭腔体内的自然对流传热传质进行数值研究。采用有限元法辅之以流体与多孔 介质交界面上的连续性弱约束条件对两区域方程进行求解，分析了多孔介质厚度、渗透率及孔隙率的变化对封闭 腔体内传热传质的影响。数值结果表明：当多孔介质厚度小于０２时，其厚度的增加可明显削弱传热传质；大于 －３ －６ ０２时，其影响明显减弱。渗透率从 １０ 降低至１０ 时，腔体中流动减弱，导致平均传热传质速率降低。随孔隙 率增加平均传热传质速率近似线性增加。 关键词：多孔介质；自然对流；复合腔体；传热传质 中图分类号：ＴＱ１２１４　　　文献标志码：Ａ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉｕｍｏｎｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅｈｅａｔａｎｄｍａｓｓ ｔｒａｎｓｆｅｒｉｎａｐａｒｔｉａｌｌｙｐｏｒｏｕｓｃａｖｉｔｙ １，２ ２ ２ ＬＩＵＦａｎｇ ，ＣＨＥＮＢａｏｍｉｎｇ，ＷＡＮＧＬｉ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００６１，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｈｅｒｍａｌＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５０１０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎａｔｕｒａｌｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅｈｅａｔａｎｄｍａｓｓｔｒａｎｓｆｅｒｉｎａｐａｒｔｉａｌｌｙｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉｕｍｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅ ｔｗｏｄｏｍａｉｎａｐｐｒｏａｃｈ．ＴｈｅＦｏｒｈｅｉｍｅｒＢｒｉｎｋｍａｎＤａｒｃｙｅｑｕａｔｉｏｎｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｔｈｅｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉｕｍ，ｗｈｅｒｅａｓｔｈｅ ＮａｖｉｅｒＳｔｏｋｅｓｅｑｕａｔｉｏｎｗａｓｓｅｔｕｐｆｏｒｔｈｅｃｌｅａｒｆｌｕｉｄｒｅｇｉｏｎ．Ａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗａｓｕｓｅｄａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｌｅａｒｆｌｕｉｄｒｅｇｉｏｎａｎｄｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉｕｍａｎｄｔｈｅｅｑｕａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｓｏｌｖｅｄｂｙｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｗｅａｋ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙａｎｄｐｏｒｏｓｉｔｙｏｆｔｈｅｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉｕｍｏｎｈｅａｔ ａｎｄｍａｓｓｔｒａｎｓｆｅｒｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｈｅ