納米流體Rayleigh-Benard自然對(duì)流流動(dòng)及換熱的數(shù)值模擬.pdf

1、納米流體具有良好的導(dǎo)熱性能，在日常生活和工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。自從納米流體的概念提出之后，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開始對(duì)其進(jìn)行研究，研究?jī)?nèi)容基本包括：納米流體穩(wěn)定性、物性、傳熱特性、強(qiáng)化換熱機(jī)理等各個(gè)方面。但是對(duì)于納米流體自然對(duì)流的流動(dòng)及換熱研究還處在初級(jí)階段，并且納米流體自然對(duì)流與強(qiáng)制對(duì)流的研究結(jié)果具有很大差異，至今還沒有一個(gè)確切理論能解釋產(chǎn)生這種差異性結(jié)果的原因。本文應(yīng)用FLUENT軟件對(duì)矩形腔體內(nèi)Rayleigh-Benard自然對(duì)流的流動(dòng)及換熱

2、進(jìn)行數(shù)值模擬研究。
　　首先，在矩形腔體內(nèi)充滿流體，在不同瑞利數(shù)下形成穩(wěn)定的對(duì)渦。用流函數(shù)等值線示意對(duì)流形成的過程，Rayleigh-Benard自然對(duì)流是重力、流體粘滯力、浮升力共同作用的結(jié)果；當(dāng)矩形腔體中心點(diǎn)流體速度達(dá)到最大并且不隨時(shí)間變化時(shí)，對(duì)流穩(wěn)定，并且Rayleigh-Benard自然對(duì)流的旋渦流動(dòng)是穩(wěn)定的、自發(fā)的且旋渦流動(dòng)方向按逆、順時(shí)針交替出現(xiàn)。
　　其次，采用多相流混合模型，對(duì)矩形腔體內(nèi)的納米流體進(jìn)行模擬，模

3、擬計(jì)算得到的Nuavg值與文獻(xiàn)值、經(jīng)驗(yàn)公式值進(jìn)行對(duì)比，存在一定的誤差，但其大小均在允許范圍內(nèi)。在一定范圍內(nèi)對(duì)模擬值進(jìn)行擬合，擬合后的系數(shù)與經(jīng)驗(yàn)公式的系數(shù)對(duì)比相差很小，證明了模型的正確性。
　　最后，在驗(yàn)證模型的正確性之后，對(duì)矩形腔內(nèi)納米流體進(jìn)行數(shù)值模擬。獲得結(jié)果：納米流體 Rayleigh-Benard自然對(duì)流的形成過程 Nuavg隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)出非線性性；Rayleigh-Benard自然對(duì)流中納米流體與水傳熱的對(duì)比情況：在瑞