高聚物對(duì)封閉方腔熱對(duì)流的流動(dòng)與傳熱特性影響數(shù)值模擬.pdf

1、在流體熱對(duì)流流動(dòng)中，尤其當(dāng)流體處在湍流時(shí)，其流動(dòng)情況比較復(fù)雜，此時(shí)對(duì)于熱對(duì)流中的流動(dòng)特性和傳熱特性而言，因流體自身的復(fù)雜性而使其較為復(fù)雜。在此基礎(chǔ)上，在流體中添加一定量的高聚物后，高聚物可以改變?cè)撊芤旱恼硰椥蕴匦裕沟闷淞鲃?dòng)特性和傳熱特性因此而發(fā)生變化。為了研究高聚物添加對(duì)熱對(duì)流流動(dòng)和傳熱特性的影響，在本文中，選取自然對(duì)流和Rayleigh-Bénard（RB）兩種具有代表性的熱對(duì)流，分別對(duì)高聚物添加造成的影響進(jìn)行研究與分析。
　

2、　首先，為了驗(yàn)證高聚物添加后，Cross方程可以準(zhǔn)確的表示高聚物溶液的物性參數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量了濃度為200ppm、500ppm、1000ppm高聚物溶液的粘度隨剪切速率變化的曲線；通過(guò)資料查得不同濃度高聚物的松弛時(shí)間?、零剪切粘度0?以及冪指數(shù)n，將其代入Cross方程中，取與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相同的剪切速率，根據(jù)公式得出對(duì)應(yīng)的粘度值。將相同濃度下實(shí)驗(yàn)測(cè)得的粘度隨剪切速率變化的曲線與Cross方程得出的粘度與剪切速率變化曲線相比較。
　　其

3、次，本文在建立相應(yīng)不同熱對(duì)流的幾何模型后，對(duì)不同Ra數(shù)下的數(shù)值模型分別進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)性驗(yàn)證來(lái)確保數(shù)值模擬計(jì)算的可行性與精確性，在得到不同工況下對(duì)應(yīng)的最佳的網(wǎng)格后，基于CFD模擬，分別模擬研究在不同Ra數(shù)、不同介質(zhì)下的流體流動(dòng)和傳熱特性變化，綜合其速度變化以及溫度方面的變化，探討高聚物添加對(duì)熱對(duì)流的影響。
　　再次，在封閉方腔自然對(duì)流中，當(dāng)Ra數(shù)逐漸增大時(shí)，對(duì)于任何介質(zhì)而言，流體的流動(dòng)速度和傳熱能力都將增加，且增加幅度隨著Ra數(shù)的增加

4、而變大。而高聚物的添加對(duì)方腔自然對(duì)流的流動(dòng)和傳熱有著較大的影響，高聚物的添加降低了原流體流動(dòng)的阻力而使得流體的整體速度增加，使得冷熱壁面處的速度邊界層變?。煌瑯訑?shù)值模擬結(jié)果顯示在高聚物添加后熱壁面處的Nu數(shù)變小，壁面處的溫度邊界層增厚，流體的傳熱減弱，根據(jù)不同Ra數(shù)下的Nu數(shù)得出不同介質(zhì)下這兩者之間的關(guān)系。
　　最后，對(duì)于RB熱對(duì)流而言，高聚物添加對(duì)流體產(chǎn)生的影響與方腔自然對(duì)流結(jié)果一致，不同的是RB熱對(duì)流較方腔自然對(duì)流復(fù)雜。對(duì)RB