1、多孔腔體內(nèi)自然對流傳熱現(xiàn)象普遍存在于自然界及工程應用領(lǐng)域中，例如太陽墻系統(tǒng)中換熱、集熱過程，電子元器件散熱，土壤源熱泵中換熱器埋管匹配問題等。由于受到多孔腔體孔隙結(jié)構(gòu)隨機性及流-固界面的高度復雜性影響，阻礙了人們詳細地探究孔隙內(nèi)部流體對流傳熱規(guī)律，因此尋找一個合理、高效的研究方法顯得尤為關(guān)鍵。近年來，格子 Boltzmann方法（Lattice Boltzmann method，LBM）以其物理背景清晰、邊界處理容易、數(shù)值精度高等優(yōu)勢，

2、成功應用于多尺度復雜幾何結(jié)構(gòu)下多孔腔體內(nèi)流體流動與傳熱領(lǐng)域的研究，模擬效果很好。
　　采用 LBM對介觀尺度下多孔腔體內(nèi)自然對流傳熱問題進行數(shù)值模擬研究，通過理論分析，建立相應的數(shù)學模型及物理模型，分析了多孔腔體內(nèi)流體流場、溫度場、熱壁面上平均Nusselt數(shù)及局部Nusselt數(shù)的分布規(guī)律。
　　首先，討論了局部熱活躍邊界下豎直多孔腔體內(nèi)自然對流問題，選取6種不同局部熱活躍邊界布置方式，分別為Top-Top、M idd l

3、e-M idd le、Bo tto m-M idd le、Middle-Top、Bottom-Bottom、Bottom-Top，討論不同局部熱活躍邊界布置方式對豎直多孔腔體內(nèi)流體自然對流傳熱特性的影響。數(shù)值結(jié)果表明：熱活躍邊界位置對腔體內(nèi)對流傳熱影響較大，加熱邊界布置在底部、冷卻邊界布置在頂部（Bottom-Top布置方式），對多孔腔體內(nèi)對流傳熱最有利，并且優(yōu)于全熱邊界布置方式的傳熱效果。
　　其次，討論了粗糙壁面邊界下豎直多孔

4、腔體內(nèi)自然對流問題，壁面粗糙元分布采用CASE A、CASE B及Smooth三種方式，通過改變粗糙元個數(shù)n及高度A值改變壁面粗糙度，其中n=2、4、6，A=0.5、1.0、1.5。系統(tǒng)地討論了孔隙度ε、達西數(shù)Da、瑞利數(shù)Ra等參數(shù)對腔體內(nèi)流體對流傳熱特性的影響。結(jié)果表明：CASE A、CASE B方式與Smooth方式相比，當n=6、Ra=106時，熱壁面上平均Nusselt數(shù)值分別減少了11.87％、19.80%；當A=1.5、Ra

5、=106時，熱壁面上平均Nusselt數(shù)值分別減少了9.50%、20.40%。在相同參數(shù)下，CASE B方式的熱壁面上平均Nusselt數(shù)值減少量是CASE A方式對應數(shù)值的近似兩倍關(guān)系。
　　再次，討論了傾斜多孔腔體內(nèi)流體自然對流傳熱特性。研究了內(nèi)置高溫方塊的腔體內(nèi)流固耦合傳熱問題，設置高溫方塊的尺寸分別為0.4、0.5、0.6，得到腔體內(nèi)流線、等溫線的分布規(guī)律。由于 L BGK模型的精度較低、收斂速度較慢，建立了多松弛MRT-

6、LBM模型，分析了Ra*數(shù)（ Ra*=Da·Ra）、傾角θ等參數(shù)對自然對流傳熱的影響規(guī)律。結(jié)果表明：熱壁面上平均Nusselt數(shù)隨傾角增加呈現(xiàn)“M”型分布特性，平均Nusselt數(shù)分布曲線關(guān)于傾角θ=90°對稱，并在傾角θ=90°處取得極小值，傾角變化的兩端取得最小值；不同孔隙度ε、Ra數(shù)時，取得最大值對應的傾角θ不同。通過曲線擬合，得出熱壁面上平均Nusselt數(shù)與 Ra*數(shù)的冪函數(shù)關(guān)系式。
　　最后，總結(jié)了全文的研究問題，并展