当前位置:主页 > 科技论文 > 动力论文 >

纳米流体Rayleigh-Benard自然对流流动及换热的数值模拟

发布时间:2018-11-21 16:22
【摘要】:纳米流体具有良好的导热性能,在日常生活和工业中应用十分广泛。自从纳米流体的概念提出之后,国内外学者开始对其进行研究,研究内容基本包括:纳米流体稳定性、物性、传热特性、强化换热机理等各个方面。但是对于纳米流体自然对流的流动及换热研究还处在初级阶段,并且纳米流体自然对流与强制对流的研究结果具有很大差异,至今还没有一个确切理论能解释产生这种差异性结果的原因。本文应用FLUENT软件对矩形腔体内Rayleigh-Benard自然对流的流动及换热进行数值模拟研究。首先,在矩形腔体内充满流体,在不同瑞利数下形成稳定的对涡。用流函数等值线示意对流形成的过程,Rayleigh-Benard自然对流是重力、流体粘滞力、浮升力共同作用的结果;当矩形腔体中心点流体速度达到最大并且不随时间变化时,对流稳定,并且Rayleigh-Benard自然对流的旋涡流动是稳定的、自发的且旋涡流动方向按逆、顺时针交替出现。其次,采用多相流混合模型,对矩形腔体内的纳米流体进行模拟,模拟计算得到的Nuavg值与文献值、经验公式值进行对比,存在一定的误差,但其大小均在允许范围内。在一定范围内对模拟值进行拟合,拟合后的系数与经验公式的系数对比相差很小,证明了模型的正确性。最后,在验证模型的正确性之后,对矩形腔内纳米流体进行数值模拟。获得结果:纳米流体Rayleigh-Benard自然对流的形成过程Nuavg随时间的变化呈现出非线性性;Rayleigh-Benard自然对流中纳米流体与水传热的对比情况:在瑞利数小于6×106时,水的换热情况好于纳米流体,当瑞利数大于6×106时,纳米流体的换热情况好于水的;纳米粒子粒径越小换热效果越好;基液物性参数的综合比较是衡量换热效果的依据,与强制对流换热中只比较基液的导热系数有很大的区别;在自然对流和强制对流中添加金属粒子比添加金属氧化物粒子的换热效果要好。
[Abstract]:Nano-fluids have good thermal conductivity and are widely used in daily life and industry. Since the concept of nano-fluid was put forward, scholars at home and abroad began to study it, including the stability of nano-fluid, physical properties, heat transfer characteristics, enhancement of heat transfer mechanism and other aspects. However, the study of natural convection and heat transfer of nanoscale fluid is still in the primary stage, and the results of the study on natural convection and forced convection of nanoscale fluid are quite different. Up to now, there is no definite theory to explain the cause of the difference. In this paper, FLUENT software is used to simulate the natural convection flow and heat transfer of Rayleigh-Benard in rectangular cavity. Firstly, the rectangular cavity is filled with fluid, and a stable pair vortex is formed under different Rayleigh numbers. The Rayleigh-Benard natural convection is the result of the interaction of gravity, fluid viscosity and floating lift. When the velocity of the fluid at the center of the rectangular cavity reaches the maximum and does not change with time, the convection is stable, and the vortex flow of the natural convection in Rayleigh-Benard is stable, and the vortex flow direction is reversed and the vortex appears alternately clockwise. Secondly, the multi-phase flow mixing model is used to simulate the nanoscale fluid in rectangular cavity. The Nuavg value obtained by simulation is compared with the literature value and the empirical formula value. There is a certain error, but its size is within the allowable range. The simulated values are fitted within a certain range, and the comparison between the coefficients of the fitted model and the empirical formula is very small, which proves the correctness of the model. Finally, after verifying the correctness of the model, the numerical simulation of nanoscale fluid in rectangular cavity is carried out. The results are as follows: the formation process of Rayleigh-Benard natural convection in nanoscale fluid is nonlinear with the change of Nuavg with time. Comparison of heat transfer between nano-fluid and water in Rayleigh-Benard natural convection: when Rayleigh number is less than 6 脳 10 ~ 6, the heat transfer of water is better than that of nano-fluid, and when Rayleigh number is greater than 6 脳 10 ~ 6, the heat transfer of nano-fluid is better than that of water. The smaller the particle size is, the better the heat transfer effect is, and the comprehensive comparison of the physical properties of the base solution is the basis for measuring the heat transfer effect, which is different from the heat conductivity of the base solution only compared with the forced convection heat transfer. The heat transfer effect of adding metal particles in natural convection and forced convection is better than that of adding metal oxide particles.
【学位授予单位】:东北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TK124

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 姜瑜,郭宽良,葛新石;具有添加材料的水平同心套管内自然对流的研究[J];工程热物理学报;1985年04期

2 刘继平,王良璧,,陶文铨;圆内正八边形自然对流静态分歧数值研究[J];工程热物理学报;1996年S1期

3 丁耀仁;自然对流条件下计算架空保温横管复合放热系数的一个模拟公式[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1996年03期

4 刘志强,汤广发,张泠;通道自然对流热阻力的数值研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2002年04期

5 宋艺新,段远源;空气沿横管外表面自然对流实验系统[J];实验技术与管理;2003年05期

6 杨立军,任建勋,宋耀祖,过增元;非保守力与自然对流[J];工程热物理学报;2003年06期

7 杨立军,任建勋,宋耀祖,过增元;磁致空气自然对流的数学模型[J];清华大学学报(自然科学版);2003年05期

8 杨立军,任建勋,宋耀祖,过增元;不同磁场布置对空气自然对流的影响[J];太阳能学报;2003年03期

9 王晓云;空气在横管外自然对流中的辐射影响[J];武汉科技学院学报;2003年02期

10 李光正,马洪林,张宁;原始变量法计算封闭腔内自然对流[J];华中科技大学学报(城市科学版);2004年02期

相关会议论文 前10条

1 戴传山;李琪;;自然对流对微小颗粒孔隙中运动沉积的影响[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年

2 崔会敏;徐丰;;时间依赖侧加热腔体内自然对流[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年

3 徐丰;崔会敏;;侧加热腔内瞬态自然对流[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

4 苏耿辉;余佳佳;张锡文;何枫;;平板自然对流的温度动态测量及分析[A];第九届全国实验流体力学学术会议论文集(上册)[C];2013年

5 崔会敏;徐丰;;三角腔内自然对流的三维数值模拟[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

6 戴传山;;含相变颗粒流体的Rayleigh-Benard自然对流[A];中国地球物理·2009[C];2009年

7 张运章;;自然对流问题基于亚格子预估校正稳定化算法的数值研究[A];第十六届全国流体力学数值方法研讨会2013论文集[C];2013年

8 苏耿辉;余佳佳;张锡文;何枫;;密闭腔室内平板自然对流测量及分析[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

9 崔会敏;徐丰;;周期性热边界条件下三角腔内自然对流[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

10 马佳;徐丰;;绝热翅片高度对侧加热腔内自然对流流动的影响[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

相关博士学位论文 前6条

1 袁晓凤;水平环缝内具有密度极值流体的自然对流流型演变及传热特性研究[D];重庆大学;2011年

2 王烨;封闭腔湍流自然对流修正k-ε模型及其应用[D];兰州交通大学;2011年

3 赵福云;室内空气多态模拟及对流反演[D];湖南大学;2008年

4 耿文广;考虑交叉耦合扩散效应时多物理场自然对流传热传质研究[D];山东大学;2009年

5 张连山;缩放通道内自然对流和沸腾的强化传热研究[D];华南理工大学;2014年

6 门启明;非能动余热排出热交换器传热机制与计算方法研究[D];华东理工大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 李明;大温差封闭腔体自然对流数值模拟[D];西安建筑科技大学;2015年

2 亓伟;密闭圆筒仓内储粮自然对流及热湿耦合传递的研究[D];山东建筑大学;2015年

3 刘彦穹;自然对流条件下一种新型结构散热器的散热研究[D];上海交通大学;2015年

4 许春龙;磁重力补偿下磁流体的自然对流与沸腾传热实验研究[D];上海大学;2015年

5 张朝柱;竖直环形夹层内部自然对流现象研究[D];上海交通大学;2015年

6 程莹莹;纳米流体Rayleigh-Benard自然对流流动及换热的数值模拟[D];东北电力大学;2016年

7 黄夫泉;封闭圆内开缝圆自然对流及其非线性特性分析[D];上海理工大学;2008年

8 杨小川;复杂热环境中大型薄壳体内的自然对流数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2008年

9 杨琳琳;封闭室内自然对流数值研究[D];辽宁工程技术大学;2012年

10 陈奇成;耦合自然对流作用的固液相变数值模拟[D];上海理工大学;2011年



本文编号:2347509

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/2347509.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户636e4***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com