部分填充復合多孔介質腔體自然對流及傳熱研究(1)

1、山東建筑大學碩士學位論文題目部分填充復合多孑L介質腔體自然對流及傳熱研究國家自然科學基金資助項目(No51076086)計：學位論文69頁表格4個插圖54幅評閱人：指導教師：陵室明學院院長：刁丑i三學位論文完成日期：2Q!魚生壘縣山東建筑大學碩士學位論文摘要流體在多孔介質中滲流的現(xiàn)象普遍存在于人類的生產和生活當中，特別是部分填充多孔介質的復合區(qū)域問題的應用背景更為廣泛，例如干燥過程、過濾過程、水的滲流過程、太陽能集熱器、熱管、核能利用、

2、燃料電池、石油熱采和地熱工程等。自然界及工程實際中存在非均質的多孔介質結構，即復合多孔介質，復合多孔介質涵蓋分層多孔介質，即各層多孔介質的結構和滲流特性各不相同，分層多孔介質滲流問題廣泛存在于含水介質的地下水滲流、非均質砂巖油藏中的石油開采、具有保溫隔熱作用的建筑復合墻體傳熱傳濕等過程中。因此對分層多孔介質區(qū)域流體流動及傳熱的機理性研究是一項具有重要實用價值以及學術價值的工作，對于技術進步與科學的發(fā)展具有重大意義。本文采用由兩層多孔介質

3、組合成的復合多孔介質簡化模型，將兩層多孔介質依次填充在封閉腔體的左側，利用動量守恒方程和能量守恒方程分別建立部分填充復合多孔介質封閉腔體自然對流及傳熱的一區(qū)域物理數(shù)學模型和兩區(qū)域物理數(shù)學模型，采用有限元方法進行數(shù)值求解；針對本文所提出的兩多孔介質層問交界面的速度滑移弱約束表達式，通過對比分析一區(qū)域模型和兩區(qū)域模型的計算結果，驗證此速度滑移表達式的有效性；運用一區(qū)域計算模型的結果進行理論分析，探討部分填充復合多孔介質封閉腔體自然對流流體流

4、動及傳熱的變化規(guī)律，考察復合多孔介質物性及結構特性、瑞利數(shù)Ra、普朗特數(shù)n對封閉腔體流動換熱的影響，重點關注各因素和不同工況下兩類交界面速度滑移系數(shù)的變化，探析交界面速度滑移效應的機理：同時，采用x射線計算機斷層掃描技術(xCT)獲取真實多孔介質青磚和海綿的結構圖，構造左側填充青磚和海綿的復合多孔介質封閉腔體流動及換熱模型進行數(shù)值求解，分析兩類交界面的速度分布形式和對流傳熱的變化規(guī)律。對于交界面的滑移現(xiàn)象及公式的驗證結果表明：1)利用圓