关于多相流模型的腔体内纳米流体自然对流换热数值模拟.pdfVIP

第 49卷 第 5期 上 海 交 通 大 学 学 报 V0IJ49NO．5 2O15年 5月 JOuRNAL OF SHANGHAIJIAO TONG UNIVERSITY M ay 2015 文章编号：1006—2467(2015)05—0600—08 DOI：10．16183／j．cnki．jsjtu．2015．05．005 基于多相流模型的腔体 内纳米流体 自然对流换热数值模拟 陈彦君 ， 李元阳， 刘振华 (上海交通大学 机械与动力工程学院，上海 200240) 摘 要 ：运用多相流混合模型和单相流模型模拟 了纳米流体在封 闭腔体 内的 自然对流换热特性 ， 将模拟结果与相应的实验值进行对比，分析 了瑞利数 、格拉晓夫数和纳米颗粒体积分数等物理量与 努塞尔数的关系；同时，对比分析 了纳米流体和纯水在水平与垂直中心截面的速度分布 ，以及封闭 腔体 内流体的温度场及流场．结果表 明：基于N—S方程 的单相流模型所得努塞尔数变化 曲线与水 的努塞尔数曲线较吻合 ，但不能反应纳米流体的换热特性 ；而基于多相流混合模型所得努塞尔数变 化 曲线与相应的实验结果较吻合 ；纳米颗粒的添加能够显著增强封闭腔体 内的流体运动，有利于强 化封 闭腔体 内流体 的能量传输 ，起到 了对流换热作用． 关键词 ：自然对流换热；纳米流体；多相流；数值计算 中图分类号 ：TK124 文献标志码：A NumericalSimulationofNaturaIConvectiveHeatTransferOharacteristics ofNanofluidsinanEnclosureUsingMultiphase—Flow Model CHEN Yan-jun， LIYuan—yang。 L UZhen—hua (SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China) Abstract：ThenaturaIconvectionheattransferand flow characteristicsofnanofluidsinanenclosurewere numericallysimulatedusingthemultiphase—flow modelandsinglephasemodelrespectively．Thesimulated resultswerecomparedwiththeexperimentalresultsfrom thepublishedpapersto investigatetheapplica— bilityofthesemodelsfornanofluids．Themultiphase—flow modelismixturemode1．Theeffectsofvarious parameterssuchasRayleigh number，Grashofnumberandvolumeconcentration ofnanoparticleson the heattransferandflow characteristicswereinvestigatedanddiscussed．Comparisonsofthecentralvelocity profilesbetweennanofluidandwaterforvariousGrnumberswerestudiedaswel1．Inaddition，streamlines contoursandisothermsfordifferentvolumeconcentrationwereanalyzed．Theresultsshow thatagreatde— viation existsbetweenthesimulatedresultsbasedonsinglephasemodeland experimentaldataonNwRa heattransfercurve，which in