具有多孔介质壁面的流道中流动与热质传递的数值模拟

论文题目: 具有多孔介质壁面的流道中流动与热质传递的数值模拟

论文类型: 硕士论文

论文专业: 制冷与低温工程

作者: 杨勃

导师: 李维仲

关键词: 多孔介质,数值模拟,传热传质,渗透壁面

文献来源: 大连理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 多孔介质具有很大的表面积、良好的蓄热和换热性能,可以在多个领域中发挥重要作用。近年来,多孔介质材料在燃料电池中得到广泛的应用。多孔介质中的热质传递还是一个较新的课题,有较高的学术意义。本文致力于多孔介质中的流动与热质传递的研究,重点研究具有热质渗透壁面多孔介质通道内的流体流动与热质传递规律。本文通过理论分析和数值模拟进行研究,主要完成以下方面的工作: 1.从“溶积平均”假设出发,在前人的理论基础上,借助流体力学的基本原理,通过数学分析,推导了各向同性的多孔介质通道中流体流动的输运方程,考虑流体和固体骨架的局部非热平衡,推导了有效换热系数。 2.对Darcy定律的和扩展的Darcy进行比较,分析各种适用的条件,对控制方程给与修正。 3.比较多种常用数值计算方法,选取适宜的网格生成技术,方程的离散格式,编写计算程序,并进行程序结果的校验,最终选择本文采用的方法。 4.利用数值模拟的方法研究多孔介质中存在温度梯度、浓度梯度并具有热质渗透壁面时受迫流动对传热传质的影响。采用有限容积法在同位网格上离散控制方程,对流项采用二阶精度的QUICK格式。利用SIMPLE方法求解压力和速度的耦合问题。利用所编写的程序,分别模拟了直通道和复杂通道在不同孔隙率、不同温度、不同流速条件下,流场、温度场和浓度场以及Nu数和Sh数的变化规律。

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 多孔介质中流动与热质传递的研究综述

1．2．1 国内外研究概况

1．2．2 国内外研究发展趋势

1．3 本文的工作

1．3．1 巫待研究的问题

1．3．2 研究方法与研究内容

2 多孔介质中流体流动的通用输运模型

2．1 多孔介质简介

2．2 多孔介质的宏观性质

2．2．1 多孔介质的孔隙率

2．2．2 渗透系数

2．2．3 导热系数和折合热扩散系数

2．2．4 Darcy定律的推广

2．2．5 连续性方程

2．2．6 动量守恒方程

2．2．7 能量方程

2．3 小结

3 流场计算程序及其准确性校验

3．1 描写流动与传热问题的控制方程

3．2 网格生成技术

3．2．1 采用梯形边界逼近真实边界

3．2．2 采用特殊的正交曲线坐标系

3．2．3 采用块结构化网格

3．2．4 采用非结构化网格

3．2．5 采用适体坐标系

3．3 数值学中常用的数值方法简介

3．3．1 有限差分方法

3．3．2 有限容积法

3．3．3 有限元法

3．3．4 有限分析法

3．4 不可压缩流动流场的数值模拟方法

3．5 论文中流场的数值模拟以及程序校验

3．5．1 区域的离散

3．5．2 控制方程的转换及其离散

3．5．3 程序的校验

3．6 小结

4 具有多孔介质壁面的流道中流动与热质传递的数值模拟

4．1 多孔介质中对流换热的渗流分析模式

4．2 多孔介质直通道计算

4．2．1 计算结果及分析

4．3 复杂几何通道计算

4．3．1 计算结果及分析

4．4 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

大连理工大学学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-05-13

参考文献

[1].土壤多孔介质热质传递过程数值模拟与试验研究[D]. 白苗苗.陕西科技大学2016
[2].气泡在竖直流道中上升时流动与热质传递的数值模拟[D]. 赵大勇.大连理工大学2004
[3].果蔬在冷藏库贮藏环境中的热质传递机理研究[D]. 牛露.西安建筑科技大学2017
[4].含湿多孔介质热湿传递机理实验研究及数值模拟分析[D]. 蔡正燕.山东建筑大学2017
[5].变压吸附处理VOCs中的热质传递[D]. 王大伟.华中农业大学2009
[6].高温吸收式热泵热质传递强化与系统热力分析[D]. 戴楠楠.大连理工大学2012

具有多孔介质壁面的流道中流动与热质传递的数值模拟

猜你喜欢