【摘要】：部分填充多孔介質(zhì)復(fù)合系統(tǒng)具有很好的換熱性能,具有非常廣泛的工業(yè)應(yīng)用。鑒于多孔/流體交界面處的熱量動(dòng)量傳遞一直是研究的難點(diǎn),本文主要采用過渡層模型研究了多孔復(fù)合系統(tǒng)中交界面處熱量動(dòng)量耦合問題。本文研究了兩種流動(dòng)方式(Couette流動(dòng)和自由邊界流動(dòng))下部分填充n層多孔復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)與傳熱性能。其中,流動(dòng)模型采用的是Darcy-Brinkman模型,熱量模型采用的是LTNE模型,邊界條件的選取上,除了多孔/流體交界面外,所有的中間界面均采用了應(yīng)力連續(xù)邊界條件。通過理論推導(dǎo)的方法得到了兩種流動(dòng)方式下(Couette流動(dòng)和自由邊界流動(dòng))多孔復(fù)合系統(tǒng)中相關(guān)物理場的解析式。另外,利用上述研究結(jié)果,針對(duì)部分填充3層多孔介質(zhì)的復(fù)合系統(tǒng)的相關(guān)物理場進(jìn)行了系統(tǒng)分析�；谠贑ouette流動(dòng)和自由邊界流動(dòng)下對(duì)復(fù)合系統(tǒng)的理論研究結(jié)果,本文對(duì)過渡層模型進(jìn)行了研究。首先推導(dǎo)得到了過渡層模型下多孔復(fù)合系統(tǒng)的速度分布解析解,在與矩形刷結(jié)構(gòu)的微觀模型數(shù)值解進(jìn)行對(duì)比分析中,確定出了無量綱過渡層厚度的值,并依次研究了相關(guān)參數(shù)對(duì)無量綱過渡層厚度的影響,然后采用已獲得的相關(guān)參數(shù)對(duì)多孔復(fù)合系統(tǒng)的物理場進(jìn)行預(yù)測和誤差分析。此外,將過渡層模型理論與Beavers和Joseph速度滑移模型中對(duì)多孔復(fù)合系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過程中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合,擬合得到了不同實(shí)驗(yàn)工況下的最佳無量綱過渡層厚度_L,并且進(jìn)一步對(duì)無量綱過渡層厚度的影響因素作了相應(yīng)的分析。結(jié)果表明,過渡層模型得到的速度解析解與微觀模型的速度數(shù)值解之間偏差很小;針對(duì)Beavers和Joseph所做的實(shí)驗(yàn),過渡層模型在特定過渡層厚度下可以很好的擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn),并且無量綱過渡層厚度與多孔區(qū)厚度無關(guān)。
【圖文】：

1.1 (a)完全填充通道 (b)分層填充通道 (c)部分填充通道介質(zhì)通道對(duì)流換熱研究現(xiàn)狀介質(zhì)后，換熱能力可以得到明顯的提升，因此，進(jìn)行了大量的研究，以下是一部分典型學(xué)者的研1]研究了完全填充多孔介質(zhì)通道內(nèi)的對(duì)流換熱過，討論了流體與固體內(nèi)內(nèi)熱源、兩相的熱導(dǎo)率等表明，固相中的內(nèi)熱源能夠非常明顯的改變通道次發(fā)現(xiàn)了熱流分歧的現(xiàn)象。Vafai[22]建立了兩種主要的多孔介質(zhì)熱流分歧的到了系統(tǒng)的努賽爾特?cái)?shù)并引入了換熱系數(shù)計(jì)算熱了固相和液相之間的時(shí)間溫差并確定出了局部熱在特定的位置處，熱流分歧現(xiàn)象發(fā)生的位置隨著

只有在多孔/流體區(qū)界面采用了熱通量跳躍形式。本章首先通過求解析解的ouette 流動(dòng)和自由邊界流動(dòng)下多孔介質(zhì)復(fù)合系統(tǒng)中的速度分布、摩擦因子的表達(dá)式。另外利用上述研究結(jié)果，針對(duì) n 3層時(shí)的部分填充多孔復(fù)合系場進(jìn)行了系統(tǒng)分析。物理模型分填充 n 層多孔復(fù)合系統(tǒng)見圖 2.1 所示，其中，圖中的下半部分厚度為H均勻的多孔介質(zhì)填充層，圖中的最上部分厚度為 的空白區(qū)域?yàn)樽杂闪黧w的流動(dòng)方向?yàn)閺淖蟮接伊鲃?dòng)。系統(tǒng)的底面存在著熱流 qw，坐標(biāo)原點(diǎn)區(qū)域界面的位置。軸沿流動(dòng)方向，y 軸的正負(fù)方向分別為自由流體區(qū)和多孔區(qū)，yi代表第i層界面。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK124

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本文編號(hào)：2630241