本文關(guān)鍵詞：半透明復(fù)合結(jié)構(gòu)的輻射—導(dǎo)熱耦合傳熱特性

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【摘要】：輻射—導(dǎo)熱耦合傳熱是指當(dāng)熱輻射與熱傳導(dǎo)在同一時(shí)間,同一地點(diǎn)共同發(fā)生并相互影響,高溫下半透明介質(zhì)內(nèi)的能量傳遞便是以熱輻射與熱傳導(dǎo)耦合傳熱作為主要方式,如果僅考慮輻射傳熱或熱傳導(dǎo),則會(huì)給傳熱問題的研究帶來偏差。半透明介質(zhì)在光學(xué)探測、太陽能利用、通訊領(lǐng)域和航天技術(shù)中具有重要應(yīng)用價(jià)值,近年來,隨著航天科技的發(fā)展,對(duì)熱防護(hù)技術(shù)提出更高的要求,因此針對(duì)多層半透明介質(zhì)內(nèi)輻射—導(dǎo)熱耦合傳熱問題的研究具有重要的意義。本文以基于有限體積法的開源計(jì)算程序庫OpenFOAM為研究工具,對(duì)該程序庫中的輻射計(jì)算模型進(jìn)行改進(jìn),建立求解方法并進(jìn)行計(jì)算分析,具體的研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:(1)采用有限體積法對(duì)能量方程以及輻射傳遞方程進(jìn)行離散,并對(duì)溫度進(jìn)行聯(lián)立求解;建立可以處理各項(xiàng)異性散射,進(jìn)行分光譜求解的計(jì)算方法;建立包含鏡反射、漫反射、半透明邊界以及不透明邊界等輻射邊界條件;針對(duì)復(fù)合層內(nèi)輻射—導(dǎo)熱耦合傳熱問題,采用分區(qū)域求解方法,建立復(fù)合層界面條件,使介質(zhì)層間的計(jì)算信息通過界面進(jìn)行傳遞;(2)通過與相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證所建立計(jì)算方法的準(zhǔn)確性,驗(yàn)證包括一維至三維問題、瞬態(tài)問題、光譜模型以及鏡反射與漫反射等內(nèi)容,分析結(jié)果表明了該計(jì)算方法正確性,同時(shí)具有廣泛的適用性,為輻射導(dǎo)熱—耦合傳熱問題的研究提供了有利的工具;(3)對(duì)三維復(fù)合結(jié)構(gòu)半透明介質(zhì)為研究對(duì)象,分析了輻射導(dǎo)熱參數(shù)、鏡反射與漫反射輻射邊界條件、介質(zhì)折射率、散射相函數(shù)與光譜輻射特性等因素對(duì)其輻射—導(dǎo)熱耦合傳熱特性的影響。
【關(guān)鍵詞】：輻射—導(dǎo)熱耦合傳熱 半透明介質(zhì) 復(fù)合層 傳熱特性
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 單層介質(zhì)輻射—導(dǎo)熱耦合傳熱研究進(jìn)展13-14
• 1.2.2 多層介質(zhì)輻射—導(dǎo)熱耦合傳熱研究進(jìn)展14-16
• 1.2.3 有限體積法求解輻射傳遞問題的研究進(jìn)展16-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 數(shù)學(xué)模型與求解方法18-29
• 2.1 數(shù)學(xué)模型18-21
• 2.1.1 能量方程與熱邊界條件18-19
• 2.1.2 輻射傳遞方程與輻射邊界條件19-20
• 2.1.3 界面條件20-21
• 2.2 基于有限體積法的求解方法21-28
• 2.2.1 能量方程與熱邊界條件的離散22-24
• 2.2.2 輻射傳遞方程與輻射邊界的離散24-26
• 2.2.3 復(fù)合層結(jié)構(gòu)的求解方法26-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第3章 計(jì)算方法準(zhǔn)確性分析29-41
• 3.1 單層問題準(zhǔn)確性分析29-36
• 3.1.1 鏡反射與漫反射邊界驗(yàn)證29-32
• 3.1.2 二維瞬態(tài)問題驗(yàn)證32-34
• 3.1.3 三維問題驗(yàn)證34-36
• 3.2 復(fù)合層問題準(zhǔn)確性分析36-40
• 3.2.1 雙層介質(zhì)問題驗(yàn)證36-39
• 3.2.2 譜帶模型的驗(yàn)證39-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 第4章 復(fù)合層結(jié)構(gòu)傳熱特性分析41-61
• 4.1 輻射導(dǎo)熱參數(shù)的影響41-44
• 4.2 鏡反射與漫反射的影響44-48
• 4.3 介質(zhì)折射率的影響48-52
• 4.4 各項(xiàng)異性散射相函數(shù)的影響52-57
• 4.5 光譜輻射特性的影響57-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 附錄67-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-71
• 致謝71

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本文編號(hào)：614042