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文檔簡介
1、山東建筑大學碩士學位論文題目具有表面輻射的部分填充多孔介質(zhì)的復合腔體內(nèi)高瑞利數(shù)自然對流傳熱硼究國家自然科學基金資助項目(No51276102)計:學位論文51頁表格8個插圖19幅評閱人:指導教師:學院院長:學位論文完成日期:蘭山東建筑大學碩士學位論文摘要自然對流傳熱現(xiàn)象廣泛存在于自然界和實際工程中,其中多孔介質(zhì)與流體區(qū)域組成的復合封閉腔體內(nèi)自然對流傳熱應用到更多領域:在建筑環(huán)境和建筑節(jié)能領域,進行室內(nèi)舒適度評估時,具有多孔性質(zhì)的外圍護結(jié)
2、構(gòu)的建筑室內(nèi)的溫度分布和氣流形態(tài)是兩個重要指標;另外,建筑墻體的厚度也會影響到室內(nèi)熱濕環(huán)境,選擇最佳墻體厚度就是一種有效的節(jié)能措施;工業(yè)生產(chǎn)過程,涉及到工業(yè)烘干,催化生產(chǎn),核工程和農(nóng)業(yè)谷物存儲等相關(guān)領域。鑒于多孔介質(zhì)與流體區(qū)域組成的自然對流傳熱機理有如此廣泛的實際應用價值,無論是從科學研究還是工程應用來看,對其的探究有重要的意義。實際工程應用中,涉及到的空間多數(shù)為大尺度區(qū)域,因此流體的自然對流流動形態(tài)為高瑞利數(shù)流動。本文把具有外圍護結(jié)構(gòu)
3、的建筑室看成填充多孔介質(zhì)封閉腔體,采用多孔介質(zhì)和空氣自由流動的雙區(qū)域物理模型,基于純流體和多孔介質(zhì)流動傳熱理論,建立了考慮壁面熱輻射的流體區(qū)域和多孔介質(zhì)區(qū)域的非穩(wěn)態(tài)動量、能量方程,并對所建立的模型進行驗證。采用有限元的方法對部分填充多孔介質(zhì)封閉腔體內(nèi)具有壁面熱輻射的高Rayleigh數(shù)自然對流傳熱過程進行數(shù)值模擬分析,研究了Ra(高Rayleigh數(shù)和低Rayleigh數(shù))對自然對流和傳熱的影響,尤其是高瑞利數(shù)的影響。其次,分析了各種表
4、面發(fā)射率島條件下的腔體近壁面邊界層和溫度場、流場的分布,討論了表面發(fā)射率對自然對流和傳熱的影響。對不同厚度的多孔介質(zhì)條件下復合腔體內(nèi)部的流動和傳熱規(guī)律進行了數(shù)值模擬,分析多孔介質(zhì)厚度對腔體內(nèi)的自然對流和傳熱的影響。然后,對絕熱上壁面和非絕熱上壁面對復合腔體內(nèi)部自然對流傳熱進行了模擬研究,分析了兩種途徑下復合腔體內(nèi)部的溫度場和流場。最后,研究了當夏季、冬季室外環(huán)境相差較大時,復合腔體內(nèi)部空氣的流動規(guī)律和溫度分布,討論了冬季取暖、夏季制冷時
5、計算負荷依據(jù)的差異。分析數(shù)值模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),高瑞利數(shù)(Ra=108、109、1010)流體同低瑞利數(shù)(Ra=104、105、106)一樣,隨著砌的增大,自然對流傳熱作用增強,將Ra=106與Ra=1010比較發(fā)現(xiàn),溫度場和流場的分布差距較大,高瑞利數(shù)的腔體內(nèi)溫度分布均勻,流線分布更有規(guī)則,對流和傳熱作用也較顯著。邊界層明顯變薄,多孔介質(zhì)區(qū)域和流體區(qū)域交界面處的平均對流努塞爾數(shù)很好的佐證了這一點。壁面熱輻射的存在減弱了自然對流作用,使近壁面
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