本文關(guān)鍵詞：過渡流態(tài)方腔自然對(duì)流傳熱穩(wěn)定性分析

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【摘要】：過渡流態(tài)流動(dòng)換熱普遍存在于實(shí)際的傳熱過程中,如航空航天系統(tǒng)的換熱器,高壓交流電系統(tǒng)換熱,甚至血液流經(jīng)大動(dòng)脈有時(shí)也是過渡流態(tài)。過渡流態(tài)范圍相對(duì)而言比較窄,流動(dòng)及換熱具有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性,尾流會(huì)出現(xiàn)周期性的振蕩,振幅和頻率的不斷變化對(duì)流動(dòng)換熱特性具有很大影響�，F(xiàn)階段對(duì)于過渡流的研究,大部分集中在對(duì)其渦結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特征上,而對(duì)于過渡流態(tài)下的流動(dòng)換熱問題還缺乏系統(tǒng)的研究。對(duì)于參與性介質(zhì)過渡流態(tài)下的對(duì)流-輻射耦合傳熱問題還鮮有相關(guān)的研究。本文分別采用多松弛格子Boltzmann方法(MRT-LBM)和格子Boltzmann無網(wǎng)格多尺度混合算法(LB-DCM)對(duì)過渡流態(tài)自然對(duì)流傳熱以及過渡流態(tài)對(duì)流-輻射耦合傳熱的穩(wěn)定性問題進(jìn)行了數(shù)值研究。詳細(xì)探討了瑞利數(shù)Ra、普朗特?cái)?shù)Pr、特征幾何參數(shù)A以及內(nèi)熱源位置對(duì)自然對(duì)流傳熱穩(wěn)定性的影響,并給出了不同條件下過渡流區(qū)域的變化圖。同時(shí),分析了特殊條件下系統(tǒng)的靜態(tài)分岔和動(dòng)態(tài)分岔現(xiàn)象,及其對(duì)過渡流態(tài)對(duì)流換熱穩(wěn)定性的影響。給出了過渡區(qū)域的臨界普朗特?cái)?shù)Prc曲線圖以及系統(tǒng)發(fā)生叉型分岔的臨界瑞利數(shù)Rac。當(dāng)PrPrc時(shí),系統(tǒng)出現(xiàn)周期性的自激振蕩,發(fā)生超臨界Hopf分岔,且Prc隨著Ra的增大而增大。當(dāng)RaRac時(shí),系統(tǒng)將存在兩個(gè)穩(wěn)定的耗散結(jié)構(gòu),且在相應(yīng)的過渡區(qū)域內(nèi)存在不同的換熱過程。最后,對(duì)過渡流態(tài)對(duì)流-輻射耦合傳熱過程的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,重點(diǎn)研究了對(duì)流輻射參數(shù)Rc以及光學(xué)厚度τ對(duì)其的影響。結(jié)果表明,輻射效應(yīng)使得過渡區(qū)域增大,系統(tǒng)更易處于周期性的振蕩狀態(tài),同時(shí)使得換熱強(qiáng)度顯著增大。另一方面,對(duì)流輻射參數(shù)Rc和光學(xué)厚度τ的減小也會(huì)使得過渡區(qū)域增大,熱輻射作用增強(qiáng),對(duì)流換熱作用減弱,總換熱強(qiáng)度增大。
【關(guān)鍵詞】：過渡流流態(tài) 對(duì)流換熱穩(wěn)定性 對(duì)流-輻射耦合傳熱 分岔 格子Boltzmann方法
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 過渡流態(tài)傳熱過程的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 格子Boltzmann方法的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容13-14
• 第2章 格子BOLTZMANN方法的基本原理及分岔理論14-26
• 2.1 格子BOLTZMANN方法的基本模型14-19
• 2.1.1 單松弛格子Boltzmann模型（LBGK）14-15
• 2.1.2 多松弛格子Boltzmann模型（MRT）15-16
• 2.1.3 熱格子Boltzmann模型（TLBE）16-17
• 2.1.4 格子Boltzmann邊界處理格式17-19
• 2.2 格子BOLTZMANN無網(wǎng)格耦合算法19-22
• 2.2.1 無網(wǎng)格法求解輻射傳遞方程20-21
• 2.2.2 LB-DCM方法求解對(duì)流-輻射耦合傳熱問題21-22
• 2.3 分岔理論簡(jiǎn)介22-25
• 2.3.1 叉型分岔（Pitchfork Bifurcation）23
• 2.3.2 周期解及其穩(wěn)定性23-24
• 2.3.3 霍普夫分岔（Hopf Bifurcation）24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 過渡流態(tài)自然對(duì)流傳熱穩(wěn)定性分析26-51
• 3.1 引言26
• 3.2 模型簡(jiǎn)介及程序驗(yàn)證26-30
• 3.2.1 計(jì)算模型26-27
• 3.2.2 程序驗(yàn)證27-29
• 3.2.3 網(wǎng)格無關(guān)性檢驗(yàn)29-30
• 3.3 過渡流態(tài)自然對(duì)流傳熱過程的穩(wěn)定性分析30-41
• 3.3.1 過渡流區(qū)域31-33
• 3.3.2 過渡流區(qū)域?qū)α鲹Q熱的穩(wěn)定性分析33-40
• 3.3.3 瑞利數(shù)對(duì)過渡區(qū)換熱強(qiáng)度的影響40-41
• 3.4 普朗特?cái)?shù)對(duì)過渡流態(tài)自然對(duì)流傳熱穩(wěn)定性的影響41-50
• 3.4.1 普朗特?cái)?shù)對(duì)過渡區(qū)域流動(dòng)換熱穩(wěn)定性的影響41-48
• 3.4.2 臨界普朗特?cái)?shù)48-49
• 3.4.3 普朗特?cái)?shù)對(duì)過渡區(qū)換熱強(qiáng)度的影響49-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第4章 幾何特征及輻射效應(yīng)對(duì)過渡流態(tài)對(duì)流傳熱的影響51-89
• 4.1 引言51
• 4.2 特征幾何參數(shù)對(duì)過渡流態(tài)自然對(duì)流傳熱穩(wěn)定性的影響51-64
• 4.2.1 特征幾何參數(shù)對(duì)過渡區(qū)域的影響51-60
• 4.2.2 特征幾何參數(shù)對(duì)換熱強(qiáng)度的影響60-61
• 4.2.3 靜態(tài)分岔對(duì)過渡區(qū)域流動(dòng)換熱穩(wěn)定性的影響61-64
• 4.3 內(nèi)熱源位置對(duì)過渡流態(tài)自然對(duì)流傳熱穩(wěn)定性的影響64-75
• 4.3.1 內(nèi)熱源豎直方向偏移的影響64-68
• 4.3.2 內(nèi)熱源水平方向偏移的影響68-72
• 4.3.3 內(nèi)熱源對(duì)角線方向偏移的影響72-75
• 4.4 參與性流體過渡流態(tài)對(duì)流-輻射耦合傳熱過程的穩(wěn)定性分析75-88
• 4.4.1 程序驗(yàn)證76-78
• 4.4.2 熱輻射效應(yīng)對(duì)過渡流態(tài)對(duì)流-輻射耦合傳熱過程的影響78-82
• 4.4.3 對(duì)流輻射參數(shù)對(duì)耦合傳熱過程穩(wěn)定性的影響82-85
• 4.4.4 光學(xué)厚度對(duì)耦合傳熱過程穩(wěn)定性的影響85-88
• 4.5 本章小結(jié)88-89
• 結(jié)論89-91
• 參考文獻(xiàn)91-97
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果97-99
• 致謝99

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1033559