《二维封闭方腔内自然对流换热的数值研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二维封闭方腔内自然对流换热的数值研究（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、华中科技大学硕士学位论文A B S T R A C TT h ep r o b l e mo fn a t u r a lc o n v e c t i o nf l o wa n dh e a tt r a n s f e ri nac a v i t yh a se x t e n s i v ea p p l i c a t i v eb a c k g r o u n di na p p l i c a t i o ne n g i n e e r i n g ，s u c h 勰h e a ts h i e l do fb u i l d i n g ，s a f ed e s i
2、g no fn u c l e a rr e a c t o r , m i c r o e l e c t r o n i cd e v i c ec o o l i n ge r e ，S Oi ti sn o t i c e dm o r ea n dm o r ew i d e l y Al o to fh e r ea n do v e r s e a ss c h o l a r sd om u c hw o r ki ne x p e r i m e n ts t u d ya n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o n I nt h i sp
3、 a p e r , t w oc a s e so fat w o - d i m e n s i o ns q u a r ec a v i t ya r es t u d i e db yn u m e r i c a ls i m u l a t i o n O n ec a s ei st h a tt h eh o r i z o n t a lw a l l so ft h ec a v i t ya r ea s s u m e dt ob ep e r f e c t l ya d i a b a t i ca n dt h ev e r t i c a lw a l l s
4、a r ek e p ti s o t h e r m a lw i t ht h el e f tw a l la th i g ht e m p e r a t u r ea n dt h er i g h tw a l la tl o wt e m p e r a t u r e ；t h eo t h e rc a s ei st h a tt h er i g h tw a l la n dt h eb o t t o mw a l la r ea s s u m e da d i a b a t i ca n dt h el e Rw a l li sk c ：p th i g h
5、t e m p e r a t u r ea n dt h et o pw a l li sk e p tl o wt e m p e r a t u r e D e t a i l e dc o m p u t a t i o ni sc o n d u c t e df o rt w oc a s e sa tas e r i e so fR a y l e i g hn u m b e r s ( R a = 1 0 3 1 0 6 、e a c ho t h e r , a n dt h e i rs t r e a m l i n e sa n di s o t h e r m sa
6、 r ep r e s e n t e d W i t l lt h ec o m p u t a t i o nr e s u l t t h el a wo f t h en a t u r a lc o n v e c t i o ni nas q u a r ec a v i t yi ss u m m a r i z e da n dt h et r a n s i t i o np o i n to fp r i o r i t yb e t w e e nt r a n s m i th e a ta n db o t ht r a n s m i ta n dc o n v e
7、 c t i o n T h et r a n s m i th e a tl a wc o m p a r i s o nb e t w e e nt w oc a s e si sg a v ea n dt h er e l a t i o nb e t w e e nN u 。a n dR ar e s p e c t i v e l y , w h i c hw i l lb e n e f i te n g i n e e r i n gd e s i g nw i t hd e t a i l e da n da c c u r a t ed a t a O r i g i n a
8、 lv a r i a b l ef u n c t i o n sa r em o r ec o m p l i c a t et h a ns t r e a ma n dv o r t i c i t yf u n c t i o n sa tt w o d i m e n s i o nc o n d i t i o n ，S Ot h el a t t e ri sc h o s e T h r e ee q u a t i o n sa r ed i s s i p a t e dv a r i e d，o r d e ra c c o r d i n gt od i f f e
9、r e n tR an u m b e r W h e nR an u m b e ri s1 0 3o r1 0 4 ，w h e n e v e ru n i f o r mo rn o n u n i f o r m 鲥d sa r eu s e d C o n v e r g e n tn u m e r i c a ls o l u t i o n sa r eg o ta sl o n ga sa no fd i f f u s i o nt e r m sa r ed i s s i p a t e dw i ms e c o n d o r d e rc e n t r a l
10、d i f f e r e n c i n ga n de x p l i c i ts c h e m e s W h e nR an u m b e ri s1 0 5 ，i fu n i f o r mg r i d sa r eu s e d ，c o n v e c t i o nt e r m sa r ed i s s i p a t e db yt h i r d - o r d e ru p w i n d i n gs c h e m ea n dt h ea m e n d e dA D Im e t h o d b u tt h es a m e华中科技大学硕士学位论文
11、c o n v e r g e n tn u m e r i c a ls o l u t i o n sa l ea c h i e v e da tt h ec o n d i t i o no fu s i n gn o n u n i f o r mg r i d sb yu s eo f t h eA D Im e t h o d W h e nR an u m b e rr e a c h e s1 0 6 ，c o n v e r g e n tn u m e r i c a ls o l u t i o n sC a l ln o tb eg o tb yu s eo fu n
12、 i f o r mg r i d se v e nc o n v e c t i o nt e r m sd i s s i p a t e db yi m p l i c i tb l e n do ft h i r d - o r d e ru p w i n ds c h e m e sa n dc e n t r a lf o r t h - o r d e rs c h e m e s I no r d e rt om a k et h es o l u t i o nh a su n i v e r s a l i t y , t i m e c o r r e l a t i
13、o nm e t h o di su s e dt os o l v et h ep r o b l e mw h e nR an u m b e rr e a c h e s10 6 B yu s eo fn o n - u n i f o r mg r i d sa n ds e c o n d - o r d e rd i s s i p a t e dd i f f u s i o nt e r m s ，t h ec o n v e r g e n tn u m e r i c a ls o l u t i o n sa r ea c h i e v e d T h ec a l c
14、 u l a t i o n sa l ec o n s i s t e n tw i t ha l i e ne x p e r i m e n t a la n dn u m e r i c a lr e s u l t s T h em e t h o dl a y sf o u n d a t i o nf o ru s i n gk 一占m o d e lt os o l v eh i g h e rR an u m b e rp r o b l e m ，w h i c hl e a d st ot u r b u l e n tf l o w K e y w o r d s ：s
15、 t r e a ma n dv o r t i c i t yf u n c t i o n s ；n a t u r ec o n v e c t i o ni nac a v i t y ；n o n 。u n i f o r m西d s ；t i t l e c o r r e l a t i o nm e t h o dI l l华中科技大学硕士学位论文1 绪论1 1 计算传热、传质概述众所周知，描写传热、传质问题的微分方程常常是一组复杂的非线性偏微分方程。除了某些简单的情形外，很难获得这些偏微分方程的解析解。对于多数有实际意义的传热、传质问题，必须采用实验研究或近似解法。随着高速电
16、子计算机的快速发展，从本世纪六十年代末期以来，传热问题的数值解法很快地发展成为解决实际问题的一种重要工具。数值解法是一种离散近似的解法。它所能获得的不象分析解那样是被研究区域中未知量的连续函数，而只是某些代表性的点( 称为节点) 上的近似值。电子计算机上的一切计算都是通过加、减、乘、除四则运算来完成的。为了用计算机计算出节点上未知量的近似值，首先需要从给定的微分方程或基本物理定律出发，建立起关于这些未知节点上未知量近似值之间的代数方程( 称为离散方程) ，然后对之进行求解。在传热学中所应用的数值计算方法很多，大多数方法的基本思想可以归结为：把原来在时间、空间坐标中连续的物理量的场( 如速度场，温度场，浓度场等) ，用有限个离散点上的值的集合来代替，按一定方式建立起关于这些值的代数方程并求解之，以获得物理量场的近似解。一个传热问题的数值求解总体步骤大致如图1 i 1 所示。数值解法并不是唯一的。不同数值解法间的主要区别，在于子区域的划分与节点的确定、离散方程的建立及其求解这几个步骤上。关于传热学所采用的一些数值解法，最常用的有
