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含不同形状内热源的圆管内纳米流体自然对流及换热数值研究
唐古月, 娄钦, 王浩原
计算物理    2021, 38 (3): 301-312.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8244
摘要395)   HTML1542)    PDF (9538KB)(1161)   

采用格子玻尔兹曼方法对有三种恒温热源(圆形、三角形、方形)参与的圆管内纳米流体(铜-水)自然对流进行数值研究。主要研究瑞利(Ra)数,纳米颗粒体积分数以及热源几何形状等控制参数对纳米流体的流动与传热的影响。结果发现纳米颗粒体积分数的增加有利于强化传热,且在Ra数较小时,平均努塞尔(Nu)数增加的幅度要优于Ra数较大的情况。在所研究的控制参数范围内,方形热源的平均Nu数最大。根据数值结果给出不同热源表面的平均Nu数、纳米颗粒体积分数、Ra数三者之间的函数关系式,该函数关系可为此类工程的设计提供理论指导。

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格子Boltzmann方法分析加热尺寸和瑞利数对可变形开口腔内自然对流的影响
唐古月, 娄钦, 李凌
计算物理    2020, 37 (3): 263-276.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8046
摘要591)   HTML3)    PDF (5115KB)(1741)   
采用格子Boltzmann方法对可变形腔体内自然对流问题进行数值研究,给出平均努赛尔数的经验关系式.腔体左壁加热长度分为左壁面的整个区域(H)和左壁面的中间区域(0.5H)两种情况,右壁向外界环境开放,上下边界绝热且可以上下移动,以此调节右出口尺寸.主要研究瑞利数(104Ra ≤ 106),右出口尺寸(1.0HL ≤ 2.0H),左壁加热尺寸(Lh=0.5HLh=H)对腔体内等温线、流线、局部努塞尔数和平均努赛尔数的影响.结果表明:腔体内换热随着瑞利数的增大越来越强烈,表现为椭圆形准静止区域更加靠近上绝热壁,且热分层厚度逐渐变小,平均努赛尔数增加.而右出口尺寸的增加,对于两种加热尺寸下腔内的换热效果有不同程度影响,其中与加热尺寸为左壁面的全部区域Lh=H相比,加热尺寸为左壁面的中间情况Lh=0.5H时,右侧开口尺寸的增加对换热效果的影响不显著.此外,左壁加热尺寸为0.5H时显示出比加热尺寸为H时更高的平均传热效率.最后,针对不同的加热尺寸,提出加热面平均努赛尔数与Ra数及右壁面开口尺寸L*之间函数关系的经验预测,拟合效果满足工程实践与设计需要.
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