倾斜度及温度震荡频率对三维多孔介质方腔自然对流换热的影响

计算物理 ›› 2008, Vol. 25 ›› Issue (5): 561-568.

倾斜度及温度震荡频率对三维多孔介质方腔自然对流换热的影响

杨剑, 曾敏, 王刚, 王秋旺

西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室, 陕西西安 710049

收稿日期:2007-01-31 修回日期:2007-09-19 出版日期:2008-09-25 发布日期:2008-09-25
作者简介:杨剑(1981-),男,江西广丰,博士生,主要从事多孔介质流动换热方面的研究.
基金资助:
国家自然科学基金(No.50521604)资助项目

Three Dimensional Convective Heat Transfer in a Cubic Porous Enclosure:Inclination and Temperature Oscillation Frequency

YANG Jian, ZENG Min, WANG Gang, WANG Qiuwang

State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, School of Energy and Power Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China

Received:2007-01-31 Revised:2007-09-19 Online:2008-09-25 Published:2008-09-25

摘要/Abstract

摘要： 对三维多孔介质倾斜方腔内非稳态自然对流换热进行数值研究.腔体右壁面(X=1)保持恒温T₀,左壁面(X=0)基于温度T₀按正弦规律变化,其他所有壁面保持绝热.采用Brinkman扩展达西模型及SIMPLE算法模拟方腔内的流动.方腔沿y轴转动倾角α1的变化范围为0°~90°,沿x轴转动倾角α2的变化范围为0°~45°,无量纲温度震荡频率f的变化范围为5π~90π.详细研究倾角和温度震荡频率对三维方腔自然对流换热的影响.计算结果表明:当倾角α1=46°,α2=45°及温度震荡频率f=45π时,方腔内的换热最强.

关键词: 周期性边界条件, 多孔介质, 自然对流, 三维数值模拟

Abstract: Three dimensional unsteady natural convective heat transfer in an inclined cubic enclosure with porous medium is studied numerically. The right side wall (X=1) of the enclosure is kept at a constant temperature of T_o, Temperature of the opposite vertical wall (X=0) varies by sine law with a mean value of T_o. Other walls are kept adiabatic. A Brinkman-extended Darcy model is used to describe flow through porous medium in the enclosure and the equations are solved with SIMPLE algorithm. Inclination angle α1 rotating around Y coordinate varies between 0å and 90°. Inclination angle α2 rotating around X coordinate varies between 0° and 45°. Dimensionless temperature oscillation frequency f ranges from 5° to 90π. Effects of inclination angles and temperature oscillation frequency on heat transfer are studied in detail. It shows that the maximal heat transfer is achieved at an inclined angles α1=46°, α2=45° and a temperature oscillating frequency f=45π.

Key words: time-periodic boundary conditions, porous medium, natural convection, three-dimensional numerical simulation

中图分类号:

TK124

杨剑, 曾敏, 王刚, 王秋旺. 倾斜度及温度震荡频率对三维多孔介质方腔自然对流换热的影响[J]. 计算物理, 2008, 25(5): 561-568.

YANG Jian, ZENG Min, WANG Gang, WANG Qiuwang. Three Dimensional Convective Heat Transfer in a Cubic Porous Enclosure:Inclination and Temperature Oscillation Frequency[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2008, 25(5): 561-568.

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