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热毛细对流的研究及其数值模拟

刘春元  
【摘要】: 本文对近年来随着空间材料科学和微重力流体力学的发展而引起广泛关注的前沿课题—由温度梯度诱导的热毛细对流进行了研究。主要内容有: (1)通过对界面热力学知识的了解,从热力学角度根据平衡体系自由能最小原理推导出界面层内的压力分布,并得到了与Gibbs方法相同的结果。 (2)建立热毛细对流的数学模型并进行数值模拟包括:经过一维简化计算,分别对只考虑自然对流和综合考虑热毛细对流与自然对流进行计算,得到界面有、无相变时速度和温度分布,并应用ORIGIN软件绘出曲线图进行对比;通过MATLAB编程进行二维数值模拟,得到液体区温度和速度与有关无量纲参数(Ra,Ma,Pr,Bi)内在关系,绘出了等温线分布和流函数,并通过计算壁面平均Nu数,比较出在Bi数不为零时壁面平均Nu数较相应为零情况时大,充分证明了表面有相变时对热毛细对流的影响,进而促进了计算区域内流体的流动与传热。


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