收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

耦合自然对流作用的固液相变数值模拟

陈奇成  
【摘要】:熔化-凝固过程中的固液相变换热在航天、能源、材料和建筑等工业领域有着非常广泛的应用。由于固液相变过程中,液相中的对流传热、固相中的导热及相变多种不同物理机制的物理过程耦合在一起,相互影响,表现出了比较复杂而有重要研究价值的物理现象。研究这种耦合自然对流换热的固液相变问题,具有重要的理论价值和工程应用价值。 本文将界面追踪法发展成为适用于二维耦合自然对流作用的固液相变问题的数值模拟方法,分别用于耦合自然对流的方腔内固液相变、方腔内多孔介质的固液相变和带有局部固体热源的耦合边界固液相变问题的数值计算,验证界面跟踪法在求解二维耦合自然对流作用的固液相变问题的适用性及准确性。 首先,采用所发展的界面追踪法模拟封闭方腔内自然对流作用下的固液相变问题,所获得的数值结果与已有的实验结果一致,确认了本文发展的方法可靠有效。提高Rayleigh数后的进一步计算,分别计算熔化过程中的固液界面位置及体积熔化量,并与Ho和Viskanta计算结果比较,证明界面跟踪法不仅适用于低Rayleigh数下的熔化问题,同样可以求解高Rayleigh数下的熔化问题的模拟。由于界面跟踪法是基于fixed grid的方法,随后与Gadgil和Gobin采用的deforming grid的结果比较,验证界面跟踪法处理相变问题时的简单、精确和快速。 然后,将界面跟踪法应用到方腔内多孔介质的固液相变的数值模拟。通过比较界面跟踪法与Beckermann和Viskanta的热焓法计算不同无量纲时间的界面位置说明,界面跟踪法适用于多孔介质材料中熔化-凝固问题。降低Prandtl数,计算低Prandtl数下相变问题,并和Damronglerd和Zhang的TTM所获得的结果比较。 最后,用界面跟踪法计算了带有局部固体热源的耦合边界固液相变问题,并将计算结果分别与实验数据和计算结果对比,验证界面跟踪法的适用性。比较表明与大多数文献计算结果一致,但也与个别文献的结果间存在一定差别。 本文得到了The U.S. National Science Foundation under grant numberCBET-0730143、国家自然科学基金面上项目(51076105)、国家自然科学基金海外及港澳学者合作研究基金(50828601)、上海教委科研创新重点项目(10ZZ91)以及上海市重点学科建设项目(No.J50501)资助。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张浙,杨世铭,刘伟,王崇琦,程尚模;矩形封闭空间内非饱和多孔介质自然对流的近似分析解[J];上海交通大学学报;1996年02期
2 翟志强,符松;空气冷却塔自然对流的数值研究[J];应用基础与工程科学学报;1996年03期
3 李隆键,辛明道;自然对流对螺旋管内湍流对流换热影响[J];大连理工大学学报;2001年S1期
4 王炳忠,陈友龙,李映颖;沿垂直壁上可压缩气体层流边界层的自然对流流场及温度场[J];水动力学研究与进展A辑;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 丁鹏,李安桂;一种处理无限空间自然对流边界条件的新方法[J];工业加热;2005年05期
7 王治云;杨茉;章立新;赵明;;内置发热体的倾斜开口腔内自然对流数值模拟[J];工程热物理学报;2009年01期
8 王新华;冯喜忠;谭新星;;磁场作用下封闭立体强化传热的机理研究[J];商丘职业技术学院学报;2009年05期
9 周亚栋,陈业勤;排除PbM_0O_4单晶中泡芯的实践与理论分析[J];北京工业大学学报;1979年02期
10 李志信,王菲,桂业伟,过增元;等温竖平板通道自然对流端部效应的实验研究[J];工程热物理学报;1988年02期
11 黄步超;在带有加热壁的长方形管道中的混合对流显示实验[J];铁道科学与工程学报;1991年04期
12 何波湧;陈汉平;徐济鋆;;钠冷快堆失流时衰变热排除原理的简化水模拟实验研究[J];上海交通大学学报;1993年05期
13 魏琪,杨世铭;竖环形空腔内有均匀容积热源时自然对流换热的数值研究[J];工程热物理学报;1994年03期
14 杨沫,李少华,徐志明,杨善让,陶文铨;三维方腔内竖直平板自然对流的数值模拟[J];工程热物理学报;1996年02期
15 李少华,陶文铨,邹增家,杨沫;圆内开缝八边形自然对流换热的数值分析[J];西安交通大学学报;1997年12期
16 李娜,过增元,李志信;方腔自然对流中力的尺度效应[J];清华大学学报(自然科学版);2002年11期
17 胡静;杜明星;;建筑室内环境的数值模拟研究[J];山东建筑大学学报;2006年04期
18 战乃岩;杨茉;;室内空气自然对流的二维数值模拟[J];吉林建筑工程学院学报;2008年03期
19 黄素逸;用激光全息干涉法研究水平圆管大空间自然对流的局部放热系数[J];工程热物理学报;1984年03期
20 顾国庆;扇形柱面内液体的对流临界点[J];上海理工大学学报;1985年02期
中国重要会议论文全文数据库 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 戴传山;;含微纳米相变颗粒流体的Rayleigh-Bénard自然对流[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 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
4 戴传山;刘学章;;格子Boltzmann方法用于多孔介质与自由流体开口腔体内自然对流的数值模拟研究[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
5 谭文长;;黏弹性流体在多孔介质内的自然对流[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
6 陶建军;熊向明;;自然对流边界层的稳定性与转捩研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
7 马骞;徐建峰;宋保银;;双层玻璃幕墙自然对流换热的数值模拟[A];全国暖通空调制冷2006学术年会资料集[C];2006年
8 梁功有;曾忠;张永祥;张良奇;姚丽萍;邱周华;;封闭方腔内自然对流的格子Boltzmann方法模拟[A];重庆力学学会2009年学术年会论文集[C];2009年
9 张晓晖;杨茉;;空调系统末端装置位置优化及对室内热舒适性影响[A];全国暖通空调制冷2004年学术年会资料摘要集(2)[C];2004年
10 王永生;杨爱玲;张华;夏前锦;;基于FLUENT软件的卧式冷柜内温度场的数值模拟[A];第五届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 李德富;平流层浮空器的热特性及其动力学效应研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 施杨;基于FD/SI方法的颗粒悬浮流直接数值模拟研究[D];浙江大学;2012年
4 曹惠玲;电气设备相变降温的应用基础研究[D];天津大学;1998年
5 孙宝芝;声空化强化沸腾传热及渗透脱水过程传质研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 张朝民;旋转圆筒内热驱动流[D];清华大学;1992年
7 罗小兵;微惯性流体器件中的流动和传热及其工程应用[D];清华大学;2002年
8 邱燕;竖直纵向翅片管自然对流换热特性研究及结构优化[D];山东大学;2007年
9 余徽;浮力存在下的层流及湍流流动与传热的数值研究[D];四川大学;2001年
10 郑永红;气体摆式倾角传感器的敏感机理及影响性能的关键因素研究[D];北京邮电大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 陈启勇;LED路灯散热器自然对流研究[D];重庆大学;2011年
4 王林豪;水平环形腔和方腔内冷水自然对流传热实验研究[D];重庆大学;2011年
5 周建辉;高温固液相变蓄热器的结构设计和数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2004年
6 王栋;多孔介质复合腔体内自然对流及传热的实验研究[D];山东建筑大学;2012年
7 张云芳;微尺度受热表面自然对流传热数值模拟[D];华北电力大学;2012年
8 沈惬;自然对流条件下LED器件散热研究[D];浙江大学;2012年
9 穆建树;冰颗粒在溶液中上升过程的行为研究[D];大连理工大学;2005年
10 欧阳梅;针翅管式相变蓄热换热性能的数值模拟[D];重庆大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张一萌;卫生部将投入27亿元推广被动式太阳房[N];中国建材报;2006年
2 李文方洪;国家会议中心的“环保经”[N];科技日报;2008年
3 谢峰通讯员 方洪;新技术扮亮国家会议中心[N];首都建设报;2008年
4 本报记者 周文丽吴东;绿色奥运留下绿色遗产[N];北京日报;2008年
5 方洪;北京建工博海用新技术建设国家会议中心[N];中国建材报;2008年
6 方洪;58项新技术为国家会议中心添光彩[N];中国建设报;2008年
7 韩德顺;秋季池塘管理要点[N];中国渔业报;2006年
8 张梦然;温暖需要多大代价[N];科技日报;2008年
9 谢耀华;买台加热器 居室暖如春[N];中国质量报;2003年
10 李昭勇;电冰箱的分类[N];中国质量报;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978