對(duì)E型傾斜腔體內(nèi)Cu-水納米流體自然對(duì)流換熱進(jìn)行數(shù)值研究,主要分析了納米顆粒體積分?jǐn)?shù)φ、Ra數(shù)以及腔體傾角γ對(duì)自然對(duì)流換熱的影響。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,平均努塞爾數(shù)隨著φ和Ra數(shù)的增大而增大。腔體傾角γ對(duì)傳熱速率的影響主要取決于Ra數(shù)的大小,當(dāng)Ra數(shù)較小時(shí),γ對(duì)傳熱速率的影響不明顯,而當(dāng)Ra數(shù)增大到10⁷時(shí),傳熱速率隨γ的增大而增加。通過向水中添加納米顆�？蓮�(qiáng)化流體的換熱效果,這種強(qiáng)化作用隨著Ra數(shù)的增大而逐漸減弱。 

【文章來源】：甘肅科學(xué)學(xué)報(bào). 2020,32(05)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

物理模型與坐標(biāo)系統(tǒng)

不同Ra數(shù)下腔體內(nèi)φ=0.1的Cu-水納米流體和純水的最大流函數(shù)值Ψmax隨腔體傾角γ的變化規(guī)律如圖2所示,圖2中虛線表示純水的Ψmax隨γ的變化曲線,而實(shí)線表示φ=0.1的Cu-水納米流體的Ψmax隨γ的變化曲線。由圖2可知,當(dāng)Ra=104時(shí),腔體內(nèi)Cu-水納米流體和純水的Ψmax隨腔體傾角γ的變化曲線基本重合,而當(dāng)Ra=105時(shí),腔體內(nèi)Cu-水納米流體和純水的Ψmax隨腔體傾角γ變化曲線逐漸開始分開,且φ=0.1的Cu-水納米流體的Ψmax值較純水對(duì)應(yīng)的Ψmax數(shù)值更大。同時(shí)從圖2也可看出,當(dāng)Ra=104～106時(shí),腔體內(nèi)Cu-水納米流體及純水的最大流函數(shù)值Ψmax均隨腔體傾角γ變化不明顯,當(dāng)Ra數(shù)增大至107時(shí),Ψmax隨腔體傾角γ變化較明顯。整體來說,當(dāng)Ra=104～106時(shí),腔體傾角對(duì)腔體內(nèi)Cu-水納米流體及純水的流動(dòng)強(qiáng)度的影響都不明顯,而當(dāng)Ra數(shù)增大至107時(shí),腔體內(nèi)Cu-水納米流體和純水的流動(dòng)強(qiáng)度均隨著腔體傾角的增大先增大后減小。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因主要有:(1)當(dāng)Ra數(shù)較小的時(shí)候由于浮升力較小,換熱過程主要以導(dǎo)熱為主,而隨著Ra數(shù)進(jìn)一步增加,流體浮升力越來越大,換熱過程逐漸出現(xiàn)以對(duì)流為主的趨勢,所以當(dāng)Ra數(shù)較大時(shí),會(huì)形成對(duì)流漩渦;(2)在E型腔體內(nèi),由于其腔體形狀的特殊性,通過腔體內(nèi)流場圖分析發(fā)現(xiàn),隨著傾角的不斷變化,腔體內(nèi)會(huì)形成不同流動(dòng)方向的冷、熱對(duì)流漩渦,從而影響流體的流動(dòng)強(qiáng)度。不同Ra數(shù)下腔體內(nèi)φ=0.1的Cu-水納米流體和純水的平均努塞爾數(shù)Nuave隨腔體傾角γ的變化規(guī)律如圖3所示,圖3中虛線表示純水的Nuave隨γ的變化曲線,而實(shí)線表示φ=0.1的Cu-水納米流體的Nuave隨γ的變化曲線。由圖3可知,當(dāng)Ra數(shù)較小(Ra=104、105)時(shí),腔體內(nèi)Cu-水納米流體及純水的Nuave均隨腔體傾角γ變化不明顯,當(dāng)Ra數(shù)較大(Ra=106、107)時(shí),Nuave隨腔體傾角γ變化較明顯。而且φ=0.1的Cu-水納米流體對(duì)應(yīng)的Nuave數(shù)值較純水對(duì)應(yīng)的Nuave數(shù)值更大。不僅如此,Ra數(shù)較大時(shí)對(duì)應(yīng)的Nuave數(shù)值較Ra數(shù)較小時(shí)對(duì)應(yīng)的Nuave數(shù)值更大。整體來說,當(dāng)Ra數(shù)較小(104～105)時(shí),腔體傾角對(duì)腔體內(nèi)Cu-水納米流體及純水的換熱效果影響都不明顯,而當(dāng)Ra數(shù)增大至107時(shí),腔體內(nèi)Cu-水納米流體和純水的換熱效果均隨著腔體傾角的增大而增大,且腔體內(nèi)Cu-水納米流體及純水的換熱效果均隨著Ra數(shù)的增大而增強(qiáng)。原因同上所述。

不同Ra數(shù)下腔體內(nèi)φ=0.1的Cu-水納米流體和純水的平均努塞爾數(shù)Nuave隨腔體傾角γ的變化規(guī)律如圖3所示,圖3中虛線表示純水的Nuave隨γ的變化曲線,而實(shí)線表示φ=0.1的Cu-水納米流體的Nuave隨γ的變化曲線。由圖3可知,當(dāng)Ra數(shù)較小(Ra=104、105)時(shí),腔體內(nèi)Cu-水納米流體及純水的Nuave均隨腔體傾角γ變化不明顯,當(dāng)Ra數(shù)較大(Ra=106、107)時(shí),Nuave隨腔體傾角γ變化較明顯。而且φ=0.1的Cu-水納米流體對(duì)應(yīng)的Nuave數(shù)值較純水對(duì)應(yīng)的Nuave數(shù)值更大。不僅如此,Ra數(shù)較大時(shí)對(duì)應(yīng)的Nuave數(shù)值較Ra數(shù)較小時(shí)對(duì)應(yīng)的Nuave數(shù)值更大。整體來說,當(dāng)Ra數(shù)較小(104～105)時(shí),腔體傾角對(duì)腔體內(nèi)Cu-水納米流體及純水的換熱效果影響都不明顯,而當(dāng)Ra數(shù)增大至107時(shí),腔體內(nèi)Cu-水納米流體和純水的換熱效果均隨著腔體傾角的增大而增大,且腔體內(nèi)Cu-水納米流體及純水的換熱效果均隨著Ra數(shù)的增大而增強(qiáng)。原因同上所述。當(dāng)Ra數(shù)為107且納米顆粒體積分?jǐn)?shù)φ取值不同時(shí),熱壁面平均努塞爾數(shù)Nuave隨傾角γ的變化規(guī)律如圖4所示。從圖4明顯可以看出,φ值較大時(shí)對(duì)應(yīng)的Nuave數(shù)值比φ值較小時(shí)對(duì)應(yīng)的Nuave數(shù)值更大,且當(dāng)φ值一定時(shí)Nuave均隨著傾角的增大而增大,即當(dāng)Ra數(shù)為107時(shí),Nuave隨著納米顆粒體積分?jǐn)?shù)φ和腔體傾角γ的增大均呈增大趨勢。這一點(diǎn)也同時(shí)應(yīng)證了圖3的結(jié)論。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]凹槽形腔體內(nèi)TiO2-水納米流體自然對(duì)流數(shù)值研究[J]. 王杰,王剛,馬兵善,張晶.  甘肅科學(xué)學(xué)報(bào). 2017(06)



本文編號(hào)：3327427