水平环缝内冷水自然对流换热过程的数值模拟

论文摘要

自然对流是由于流体内部的温度差或浓度差引起的密度差作用而产生的。自然界存在的自然对流现象已经成为众多学者非常感兴趣的研究课题。一般说来,物体的密度随温度升高而线性减小,即满足Boussinesq假设,但是水的密度转置点对水的自然对流会产生影响,这就使水的自然对流变得复杂和有趣。为了了解水平环缝内冷水自然对流换热过程的基本规律,利用有限容积法对同心与偏心水平环缝进行了二维数值模拟,环缝外壁温度为0℃,内壁温度为（1-10）℃。结果表明,在计算范围内,同心与偏心环缝的内壁面的平均表面传热系数随环缝宽度的增大先减小、而后略有增大,随内壁半径的增大而单调减小;当温差小于4℃时,平均表面传热系数随温差的增大而增大,而超过4℃后,随温差的增大而减小。此外,偏心环缝的内壁面表面传热系数除了有上述结论外,还与偏心率有关,在计算范围内,偏心环缝的表面对流换热系数随偏心率的增大而增大。采用逐步线形回归方法,得到了内壁传热关联式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号表
• 1 绪论
• 1.1 工程背景
• 1.2 冷水的自然对流概述及研究概况
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 本课题的研究内容
• 2 物理及数学模型
• 2.1 引言
• 2.2 物理模型
• 2.3 相关假设
• 2.4 数学模型
• 3 计算结果与分析
• 3.1 同心环缝计算结果与分析
• 3.1.1 温差的影响
• 3.1.2 环缝宽度的影响
• 3.1.3 内半径的影响
• 3.1.4 小结
• 3.2 偏心环缝计算结果与分析
• 3.2.1 温差的影响
• 3.2.2 环缝宽度的影响
• 3.2.3 内半径的影响
• 3.2.4 偏心率的影响
• 3.2.5 小结
• 4 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录