納米流體Rayleigh-Benard自然對流流動及換熱的數(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，國內(nèi)外學(xué)者開始對其進行研究，研究內(nèi)容基本包括：納米流體穩(wěn)定性、物性、傳熱特性、強化換熱機理等各個方面。但是對于納米流體自然對流的流動及換熱研究還處在初級階段，并且納米流體自然對流與強制對流的研究結(jié)果具有很大差異，至今還沒有一個確切理論能解釋產(chǎn)生這種差異性結(jié)果的原因。本文應(yīng)用FLUENT軟件對矩形腔體內(nèi)Rayleigh-Benard自然對流的流動及換熱

2、進行數(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)定的對渦。用流函數(shù)等值線示意對流形成的過程，Rayleigh-Benard自然對流是重力、流體粘滯力、浮升力共同作用的結(jié)果；當(dāng)矩形腔體中心點流體速度達到最大并且不隨時間變化時，對流穩(wěn)定，并且Rayleigh-Benard自然對流的旋渦流動是穩(wěn)定的、自發(fā)的且旋渦流動方向按逆、順時針交替出現(xiàn)。
　　其次，采用多相流混合模型，對矩形腔體內(nèi)的納米流體進行模擬，模

3、擬計算得到的Nuavg值與文獻值、經(jīng)驗公式值進行對比，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)對模擬值進行擬合，擬合后的系數(shù)與經(jīng)驗公式的系數(shù)對比相差很小，證明了模型的正確性。
　　最后，在驗證模型的正確性之后，對矩形腔內(nèi)納米流體進行數(shù)值模擬。獲得結(jié)果：納米流體 Rayleigh-Benard自然對流的形成過程 Nuavg隨時間的變化呈現(xiàn)出非線性性；Rayleigh-Benard自然對流中納米流體與水傳熱的對比情況：在瑞