非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格中非牛頓流體在偏心圓環(huán)管中流動與傳熱的數(shù)值研究.pdf

1、非牛頓流體在偏心圓環(huán)管中的流動和傳熱問題,在食品機械和石油化工等各大領(lǐng)域有著廣泛的應用。對于這些相關(guān)問題的實驗和數(shù)值研究有著重大的實際意義,同時也有一定的挑戰(zhàn)性,即非牛頓流體在偏心圓環(huán)管中的流動和傳熱問題,在近十幾年以來一直引起人們的關(guān)注。這些不僅僅是因為其實用意義,更主要是因為其流體特性和流動通道的復雜性。本研究將采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格中有限體積方法,應用到此類問題的數(shù)值求解中,以尋求一種適合用于復雜通道中各類流體流動傳熱問題求解的方法和途

2、徑。由于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的幾何適應性,在對偏心圓環(huán)通道問題的求解中,不需要進行坐標轉(zhuǎn)換和網(wǎng)格適應性分析,即免去了大量的數(shù)學推導計算。這種離散網(wǎng)格的分布不像結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格那樣有規(guī)律可循。對于二維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格可以是三角形或四邊形,每一個控制體內(nèi)變量都由控制體中心處的值表示,因此網(wǎng)格越細計算結(jié)果越精確。除了偏心圓環(huán)通道,其它各類不規(guī)則通道也可以通過非結(jié)構(gòu)化離散的方法進行計算。
　　 本研究計算了若干復雜通道中充分發(fā)展層流的明槽流動,并在簡單通道

3、中將數(shù)值解與解析解相互對比,以此驗證本算法的正確性。而對于偏心圓環(huán)管中的流動和傳熱,則給出了各種不同偏心率(ε*=0.2,0.5,0.8)和半徑比(r*=0.2,0.5,0.8)情況下的結(jié)果,以研究通道尺寸對流場和溫度場,摩擦因子和努謝爾數(shù)的影響。對非牛頓流體的模擬采用了剪切應力符合Ostwald-de Waele關(guān)系的冪率模型,分別對多種剪切稀化流(n=0.6,0.8)和剪切稠化流(n=1.2,1.6,1.8)進行了詳細的計算分析,并