韩国国立大学-小学毕业试卷

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热能工程　工业加热》第３６卷２００７年第３期　
封 闭方腔自然对流换热的研究　
李世武，熊莉芳　
（西北工业大学动力与能源学院，陕西西安７１ ００７２）　
摘要：论述和分析了封闭方腔自然对流换热的研究进展，研究了采用商业软件ＦＬＵＥＮＴ 对此模拟的方法以及换热规律研究的可行　
性，所获得的数值模拟结果与研究文献做了对比分析，其模拟 结果是正确的，由此表明：采用ＦＬＵＥＮＴ软件通过数值模拟方法不仅　
能获得封闭腔自然对流换热的 结果，还能研究其换热规律，是解决封闭腔自然对流换热的有效工具。　
关键词：数值模拟；封闭方腔； 自然对流换热　
中图分类号：ＴＫ１２４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２－１６３９（２００７ ）０３－００１０－０４　
Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｌｏ ｓｅｄ　ａ　Ｓｑｕａｒｅ　Ｃａｖｉｔｙ　
ＬＩ　Ｓｈｉ－－ｗｕ，ＸＩＯＮＧ　Ｌｉ－－ｆａｎｇ　
（Ｄｅｐｔ　ｏｆＥｎｇｉｎｅ　ｎａｄ　Ｅｎｅｒｇｙ，ＮＷＰＵ，Ｘｉ’ｎａ　７１００７２，Ｃｈ ｉｎａ）　
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｈａｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｎａｄ　ａ ｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆｎａｔｕｒａｌ　ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ　ｉ ｎ　ａ　ｃｌｏｓｅｄ　ｓｑｕａｒｅ　ｃａｖｉｔｙ；ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｈａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　
ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈｔｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌ ｉｙｔ　ｏｆｓｔｕｄｙｉｎｇ　ｈｔｅ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ＦＬＵＥＮＴ　ｓ ｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　
ｖｅｒｉｉｆｅ ｄ　ｔｏ　ｂｅ　ｃｏｒｒｅｃｔ　ｙｂ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔｏ　ｈｔｅ　ｓｕｔｄｙ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓ．Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ｈｔｉｓ：ａｄｏｐｔｉｎｇ　ｈｔｅ　ＦＬＵＥＮＴ　ｔｏ　ｓｉｍｕｌ ａｔｅ　ｈｔｅ　ｎａｔｕｒａｌ　ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ　ｎｉ　ａ　
ｃａｖｉｙｔ　ｎｏｔ　ｏｎｌ ｙ　Ｃａｎ　ｇａｉｎ　ｈｔｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　Ｃａｎ　ｓｔｕｄ ｙ　ｈｔｅ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｒｕｌｅｓ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ　ｉｓ　ａｎ　ｅｆｆｅｃ ｔｉｖｅ　ｔｏｏｌ　ｔｏ　ｒｅｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｌｆｏｗ　ｉｎ　
ａ　ｃｌｏｓｅｄ　ｃａｖｉ ｔｙ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｃｌｏｓｅｄ　ｓｑｕａ ｒｅ　ｃａｖｉｙｔ；ｎａｔｕｒａｌ　ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ　
封闭腔的流动与换热在工程领域有着非 常广泛的应　置比较密集的节点，同时对速度与温度不采用对数分布　
用。比如太阳能集热器、空气制冷 设备、电子元件的散　
率来确定壁面上的当量扩散系数，而直接用分子扩散系　
热、绕核反应器 中心的空气腔，建筑物的绝热、动力电　
数之值。这样他们计算的方腔内空气在Ｒａ＝１０。，１０　， １０ｍ　
站封闭母线及旋转电机的散热等，因而日益得到重视。同　
时的平均Ｎｕ数与Ｈｅｎｋ ｅｓ　Ｒ　Ａ　Ｗ　Ｍ，ｄｅｒ　Ｖｌｕｇｔ　ＦＦ，Ｈｏｏｇｅｎ－　
时，封闭腔的自然对流换热问题 也是计算流体力学与数　
ｄｏｏｍ　Ｃ　Ｊ［３］应用低　Ｐ数模型计算的结果相当一致，但如果　值传热学研究的经典课题之一，因此，已经有多人对此　
壁面上的当量扩散系数采用按温度的对数分 布率得出当　
问题进行了实验研究以及运用各种数值方法来对此进行　量值，则计算所得的Ｎｕ数远远高 于按低　Ｐ数模型计算的　
数值计算，或者用它来验证算法与程序。本人在此主要　
结果。　< br>是对封闭方腔的自然对流换热问题作个综述与总结，同　
最近，Ｉ．Ｇ．Ｇｉｒｇｉｓ［４］主要 用实验以及数值模拟方法　
时用ＦＬＵＥＮＴ商业软件对此问题进行详细的数值模拟以　
研究了 格拉晓夫数　，腔的倾斜角度０，腔的长宽比　对　
及验证，主要是结合目前商业软件的优势，从物理传 热　空气封闭腔自然对流换热的影响。其中研究参数范围为：　
学的角度来分析此现象与规律。最后说明 了正确运用商　
１０　＜Ｇｒ＜７．５　ｘ　１０　，Ａ　＝１．０～２．０，０＝３０。～９０。。下 面　
业软件是完全可以解释物理现象的，以减少大量的工作量。　直接给出他们的研究成果。　
１．研究综述　
当１０　＜Ｇｒ＜７．５　ｘ　１０　，　＝３０。～９０。时，　
对于封闭腔 内自然对流换热的问题，国外Ｄｅ　Ｖａｈｌ　
若０．６＜Ａ　＜１．０，　
Ｄａｖｉｓ　Ｇ［ １］最早发表了封闭方腔自然对流换热问题的基准　
￣ＪｌＮｕ＝５．７４　ｘ（罱）０．２６哺。‘。 ３　ｘ　ｓｉｎ（１．３２０）　４　
解。　
若０．２＜Ａ　＜０．６，　
对于湍流数 值计算的准确与否，最关键的是壁面边　
界层的处理。Ｂａｒａｋｏｓ　Ｇ与Ｍｉｔｓｏｕｌｉｓ　Ｅ两 人＿２］发表了应用　
．
￣ＪｌＮｕ＝５．９５　ｘ（罱　哺。‘。３　ｘ　ｓｉｎ（１．３５ ０）　。　
壁面函数法对方腔的层流与湍流自然对流换热问题进行　
因此，我们可以知道空气封 闭腔的自然对流换热的　
计算的报导。他们所采用的方法是一方面在壁面附近设　流动机理与传热规律受 Ｇｒ，０，Ａ　三参数的影响是非常复　
杂的。　
收稿日期：２００７－Ｏ１－２３；修回日期 ：２００７－０３－０５　
作者简介：李世武（１９５７－），男，四川开江人，教授，博士生导　国内对于封闭腔内自然对流换热的问题，秦国良［５］利　
师，研究方向为发动机传热与流动，工业 加热节能．　
用谱元方法也就是结合谱方法的精度与有限元的思想．考　
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