1、流體在多孔介質(zhì)中滲流的現(xiàn)象普遍存在于人類的生產(chǎn)和生活當中，特別是部分填充多孔介質(zhì)的復合區(qū)域問題的應用背景更為廣泛，例如干燥過程、過濾過程、水的滲流過程、太陽能集熱器、熱管、核能利用、燃料電池、石油熱采和地熱工程等。自然界及工程實際中存在非均質(zhì)的多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)，即復合多孔介質(zhì)，復合多孔介質(zhì)涵蓋分層多孔介質(zhì)，即各層多孔介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和滲流特性各不相同，分層多孔介質(zhì)滲流問題廣泛存在于含水介質(zhì)的地下水滲流、非均質(zhì)砂巖油藏中的石油開采、具有保溫隔熱作用

2、的建筑復合墻體傳熱傳濕等過程中。因此對分層多孔介質(zhì)區(qū)域流體流動及傳熱的機理性研究是一項具有重要實用價值以及學術價值的工作，對于技術進步與科學的發(fā)展具有重大意義。
　　本文采用由兩層多孔介質(zhì)組合成的復合多孔介質(zhì)簡化模型，將兩層多孔介質(zhì)依次填充在封閉腔體的左側(cè)，利用動量守恒方程和能量守恒方程分別建立部分填充復合多孔介質(zhì)封閉腔體自然對流及傳熱的一區(qū)域物理數(shù)學模型和兩區(qū)域物理數(shù)學模型，采用有限元方法進行數(shù)值求解;針對本文所提出的兩多孔介質(zhì)

3、層間交界面的速度滑移弱約束表達式，通過對比分析一區(qū)域模型和兩區(qū)域模型的計算結(jié)果，驗證此速度滑移表達式的有效性;運用一區(qū)域計算模型的結(jié)果進行理論分析，探討部分填充復合多孔介質(zhì)封閉腔體自然對流流體流動及傳熱的變化規(guī)律，考察復合多孔介質(zhì)物性及結(jié)構(gòu)特性、瑞利數(shù)Ra、普朗特數(shù)Pr對封閉腔體流動換熱的影響，重點關注各因素和不同工況下兩類交界面速度滑移系數(shù)的變化，探析交界面速度滑移效應的機理;同時，采用X-射線計算機斷層掃描技術(X-CT)獲取真實多

4、孔介質(zhì)青磚和海綿的結(jié)構(gòu)圖，構(gòu)造左側(cè)填充青磚和海綿的復合多孔介質(zhì)封閉腔體流動及換熱模型進行數(shù)值求解，分析兩類交界面的速度分布形式和對流傳熱的變化規(guī)律。
　　對于交界面的滑移現(xiàn)象及公式的驗證結(jié)果表明:
　　1）利用圓柱構(gòu)造的復合多孔介質(zhì)中兩層多孔介質(zhì)滲流交界面上存在速度滑移現(xiàn)象;
　　2）對于X-CT實驗獲得的青磚和海綿所構(gòu)成的真實復合多孔介質(zhì)腔體，在兩類交界面處存在速度滑移的現(xiàn)象，與圓柱構(gòu)造的復合多孔介質(zhì)腔體兩種交界面的

5、滑移現(xiàn)象具有一致性;
　　3）一區(qū)域模型和兩區(qū)域模型的計算結(jié)果表明本文對此交界面所提出的速度滑移弱約束表達式對兩層多孔介質(zhì)交界面的處理是合理有效的。
　　對于各因素對自然對流流動換熱的影響的研究結(jié)果表明:
　　1）隨著復合多孔介質(zhì)層占腔體的比例N值的增大，腔體內(nèi)流動減弱，左壁面平均Nu變小;
　　2）兩層多孔介質(zhì)孔隙率之差△ε增大，腔體內(nèi)整體流動增強，純流體側(cè)二分之一高度處的無量綱溫度θ數(shù)值明顯變大，而復合多孔介

6、質(zhì)側(cè)變化規(guī)律與之相反;
　　3）兩層多孔介質(zhì)導熱系數(shù)比值Rk增大，腔體右壁面處的平均努謝爾特數(shù)Nu增大;
　　4）瑞利數(shù)Ra增大，腔體內(nèi)流體流動性增強，左壁面的平均努謝爾特數(shù)Nu增大;
　　5）普朗特數(shù)Pr的增大導致速度邊界層變厚，溫度邊界層變薄，腔體左壁面Nu增大，換熱效果增強。
　　對于兩種交界面的滑移效應的變化的研究結(jié)果表明:
　　1）孔隙率差值△ε的增大導致兩層多孔介質(zhì)間交界面的速度滑移系數(shù)α1增大