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隔板对流系统中影响流动和温度特性的关键几何参数 被引量:5
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作者 林泽鹏 包芸 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2018年第5期56-64,共9页
有效提高热对流系统的传热效率是湍流热对流研究的重要目标之一.在对流装置中加入留有狭缝的竖直隔板可以产生传热效率增强现象,并且增强显著.隔板的加入增加了热对流系统的几何参数.本文采用直接数值模拟(DNS)对隔板对流装置的流动和... 有效提高热对流系统的传热效率是湍流热对流研究的重要目标之一.在对流装置中加入留有狭缝的竖直隔板可以产生传热效率增强现象,并且增强显著.隔板的加入增加了热对流系统的几何参数.本文采用直接数值模拟(DNS)对隔板对流装置的流动和温度特性进行计算研究,讨论隔板几何参数对流动特性的影响.研究结果表明,隔板局部区域几何尺寸相同则流动特性基本相同,装置的宏观宽高比对流动特性影响不大.对Ra=10~8,P_r=5.3的情况,通过大量不同几何参数系列计算数据分析发现,通道宽度b与狭缝高度d在满足b≥4d时,b对流动特性影响很小,狭缝高度d是控制隔板对流系统流动和温度特性的关键几何参数.狭缝水平流动为二维泊肃叶流动,与狭缝中的温度分布解耦.改变狭缝高度d对狭缝中流动速度的变化影响不大,但影响系统的流动流量以及整体温度分布特性,继而影响整体传热特性. 展开更多
关键词 Rayleigh-Bénard对流 隔板对流系统 传热增强 狭缝高度
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隔板对流系统中影响流动和传热的压力分布特性 被引量:4
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作者 林泽鹏 包芸 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2018年第10期90-98,共9页
本文采用直接数值模拟(Direct Numerical Simulation, DNS)研究隔板对流系统中的压力分布特性和作用.随着流动失稳,传热通道中纵向压力差与温度漂移和速度同步产生,最终形成隔板相间的压力分布.在隔板对流系统的狭缝和通道中,压力分布... 本文采用直接数值模拟(Direct Numerical Simulation, DNS)研究隔板对流系统中的压力分布特性和作用.随着流动失稳,传热通道中纵向压力差与温度漂移和速度同步产生,最终形成隔板相间的压力分布.在隔板对流系统的狭缝和通道中,压力分布分别具有水平和纵向线性分布特性,压力梯度为常值.狭缝中压力分布沿流动方向为顺压分布,传热通道中的压力分布沿流动方向为逆压分布.狭缝中是水平压力驱动的二维泊肃叶流动,流动的速度剖面呈现抛物线型.传热通道中纵向压力差是抵抗温度漂移产生单向浮力而出现的,在b≥4d的条件下流动受纵向合力的影响很小,主要由水平狭缝流动的连续性保持. 展开更多
关键词 隔板对流系统 压力特性 TD数 DNS
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隔板对流系统的温度漂移现象及其分布特性 被引量:2
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作者 林泽鹏 徐圣卓 包芸 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2019年第2期193-200,共8页
该文通过计算研究隔板对流系统中传热通道的温度分布特性。由于隔板对流系统流动对称破缺使得狭缝流动相向而行,带动温度边界层中包含温度的流动流入,形成了传热通道中的温度漂移现象。传热通道中平均温度沿纵向分布分四个区域,其中出... 该文通过计算研究隔板对流系统中传热通道的温度分布特性。由于隔板对流系统流动对称破缺使得狭缝流动相向而行,带动温度边界层中包含温度的流动流入,形成了传热通道中的温度漂移现象。传热通道中平均温度沿纵向分布分四个区域,其中出现温度逆分布异常区。通过研究发现温度分布异常区是由该区域存在羽流喷流造成的。羽流喷流具有较强的浮力,在热通道中带动喷流加速向上输运热量,使得平均温度随高度变化不降反而增加。冷通道反之亦然。几何参数狭缝高度d影响传热通道中的温度漂移特性和整个系统的传热效率,传热通道宽度b不影响通道中的温度漂移量和单个通道的传热效率,但其变化会改变通道个数进而影响整体传热效率。 展开更多
关键词 隔板对流系统 温度漂移现象 羽流喷流 温度逆分布 传热增强
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不同Ra数下隔板Rayleigh-Bénard对流系统的流动和增强传热特性 被引量:2
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作者 包芸 林泽鹏 何鹏 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2019年第4期75-83,共9页
本文计算研究Ra数对隔板对流系统的流动和增强传热特性的影响.对于无量纲的狭缝高度d=0.02,传热通道的无量纲速度U和温度TD数随Ra数的变化有两个阶段,低Ra数时U随Ra数增高而上升, TD数变化不大,高Ra数时U变化不大, TD数随Ra数增高而下降... 本文计算研究Ra数对隔板对流系统的流动和增强传热特性的影响.对于无量纲的狭缝高度d=0.02,传热通道的无量纲速度U和温度TD数随Ra数的变化有两个阶段,低Ra数时U随Ra数增高而上升, TD数变化不大,高Ra数时U变化不大, TD数随Ra数增高而下降.传热Nu数随Ra增高而增大,低Ra时Nu数随Ra数快速上升, Nu~Ra^(1.1),高Ra时Nu数增大变缓, Nu~Ra^(0.14).与无隔板对流系统Nuno~Ra^(0.29)对比, Nu数呈现先快速增大而后变缓的过程,出现增强传热区间和Nu数增强最大值Nuq,为7×10~5≤Ra≤5×10~9, Nuq≈3Nuno,对应Ra|Nuq≈10~7.不同狭缝高度d时速度U和TD数及Nu数随Ra数的变化特性曲线特征保持不变,但会改变特性曲线对应于Ra数的位置.狭缝高度d增大,特性曲线向低Ra数方向移动.不同d将改变隔板对流系统Ra数的传热增强区间.三个不同狭缝高度的Nu数增强最大值都是Nuno的3倍左右,狭缝高度d越大,对应的Ra数越低. 展开更多
关键词 隔板对流系统 增强传热 Ra数 Nu数最大值 传热增强区间
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隔板对流系统的热流特性及热量输入与传递特性 被引量:1
5
作者 林泽鹏 徐圣卓 包芸 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期303-310,共8页
采用DNS方法对隔板对流装置进行模拟计算,研究系统中热流特性以及热量输入与传递特性.讨论了热流的纵向和横向输运特性,在此基础上对传热通道和狭缝区域的热通量以及对应底板外界输入热通量进行了定量化分析.研究结果表明,通道中低温流... 采用DNS方法对隔板对流装置进行模拟计算,研究系统中热流特性以及热量输入与传递特性.讨论了热流的纵向和横向输运特性,在此基础上对传热通道和狭缝区域的热通量以及对应底板外界输入热通量进行了定量化分析.研究结果表明,通道中低温流体向下冲击底板而后转入水平运动,流入狭缝区域并不断被加热,只进行水平的热量输运.流出狭缝后的高温流体在传热通道中汇聚形成向上喷流,进行热量传递.水平热量输运的区域对应的底板外界输入的热通量很大,占总输入热通量的92%,狭缝区域底板外界输入热通量占总量的64%,纵向热量传递区域对应底板外界输入热通量很小.不同几何参数隔板对流系统都具有增强传热效果,狭缝高度较小时对应的增强效果较强.隔板数n=11及狭缝高度d=0.01时系统传热Nu数值最大,是无隔板时的3倍以上. 展开更多
关键词 隔板对流系统 热流 热通量 热量输运与传递 增强传热
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薄隔板对流系统的传热显著增强特性
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作者 徐圣卓 林泽鹏 包芸 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2020年第6期711-718,共8页
已有研究发现隔板对流系统具有成倍增强传热的能力,而系统采用一定厚度的隔板占据了系统的空间,使得参与传热的流体占有量较少。采用系统高度H为单位对系统各尺寸进行无量纲化,该文研究加入薄隔板厚度l=0.01时隔板对流系统的增强传热特... 已有研究发现隔板对流系统具有成倍增强传热的能力,而系统采用一定厚度的隔板占据了系统的空间,使得参与传热的流体占有量较少。采用系统高度H为单位对系统各尺寸进行无量纲化,该文研究加入薄隔板厚度l=0.01时隔板对流系统的增强传热特性,薄隔板系统显著提高了系统中的流体占有量。通过对二维DNS计算结果的分析发现,在狭缝高度d=0.01和0.02时,薄隔板下方对应的狭缝很短,流体会快速流过狭缝,使得流体被加热过程变短,相比厚隔板系统中狭缝流动产生的温度漂移量明显减少,虽然薄隔板系统流体量和传热通道数明显增加,但传热效率没有显著的提升。薄隔板对流系统的关键几何参数特性相比厚隔板系统发生了变化,在传热通道宽度较小时狭缝高度d和通道宽度b同时影响系统的温度及传热特性。当减小狭缝高度至d=0.005时,厚隔板系统已不能产生绕隔板的单向流动和增强传热现象,而薄隔板对流系统仍能产生较大的温度漂移量,使得系统的增强传热进一步大幅度提高,最优增强传热Nu数可达到无隔板系统的5.5倍,增加450%。 展开更多
关键词 隔板对流系统 增强传热 隔板 TD数特性
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