研究与开发杂志
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国际标准期刊号: 2311-3278
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本西吉尔·奥马尔
在这项工作中，我们对封闭方形空腔中通过层流、不可压缩和稳定混合对流进行的传热现象进行了数值研究，其中空腔的左侧垂直壁受到温暖的温度，而右侧壁被考虑冷静。假设水平壁是绝热的。采用有限体积法在交错网格上对控制方程进行离散化，并采用SIMPLER算法处理速度-压力耦合。对各种雷诺数 1、10、100 和 1000 进行了数值模拟，雷诺数分别等于 0.01、0.1 Richardson、0.5、1 和 10。结果分析显示流动双细胞（两个细胞）、一个由放置在内腔中的风扇的速度产生，左边的一个是由于右壁和左壁的温度差异造成的。了解每个细胞的强度使我们能够得到原始结果。以及从每个努塞尔特对流中获得的值，可以了解腔内的传热速率。最后我们发现风扇的位置对传热有显着影响（努塞尔特演化）对于雷诺兹研究的值和理查森的低值，这种影响对于后者的高值可以忽略不计。1。简介 混合对流的传热引起了多项技术应用研究的极大兴趣，例如：建筑物的通风、薄层的化学电镀、电子部件的冷却、太阳能集热器和核反应堆中的热量浪费者。通过报告理论、数字最终实验方法来检查几种简单和复杂的几何配置。大量的数值研究对仅用等温壁固定一个入口和出口 [1-3] 感兴趣。其他研究考虑了用热流加热的墙壁[4-5]，其中[6]研究了入口和出口位置的各种配置，以便检测入口和出口开口的最佳可能位置，并获得更有效的冷却。其他数值和实验 [7-9] 研究处理了障碍物几何形状的影响，例如腔内的热源，以便最大化总电导。空气入口和出口的位置对水动力和热结构有很大影响[10]。一个空腔有多个入口 [11] 可改善其通风。格子玻尔兹曼方法（LBM）是一种相对较新且原创的数字方法，出现于九十年代初。它感兴趣的要么是宏观量（速度、压力和密度），要么是直接关注构成流体的各种颗粒的分布。然后我们谈论介观表征。是什么让它与有限体积、有限元和有限差分等其他传统方法竞争。它最初源自晶格气体方法 [12]、自动机元胞理论 [13]，同时基于物理统计形式主义 [14]。重要的是能够将其性能与用于模拟和再现通风外壳中的传热流动的经典数字方法进行比较。这项工作中提出的研究目的是分析在具有两个开口的方形腔中以层流模式对流混合流动的传热现象。内壁应该是绝热的，除了位于低侧的壁外，它被认为是等温的。九名人点格玻尔兹曼法的热模型（D2Q9）用于再现动态场，五名人点简化的（D2Q5）热模型用于温度场。因此，必须使用 LBM 进行热分析。这将使我们能够确定这种新数字方法在该领域的性能。2.问题的物理描述所选择的模型是海岸H的方形空腔，填充有两个通风口，第一个位于L1侧的左下角，第二个位于右上侧L2=L1=20%H。除下壁外，该空腔的壁是绝热的。除了低壁外，该空腔的壁是绝热的，低壁由热源维持在恒定温度Th。空气从墙壁左侧开口进入，温度为 T0，流速为 U0，如图 1 所示。使用的假设总结为不可压缩流体、二维牛顿流体、层流、满足 Boussinesq 的假设，静止，通过辐射进行的传热和通过粘度作用进行的散热可以忽略不计。3. 格子玻尔兹曼方法 在统计物理学中，气体由遵循玻尔兹曼方程的粒子云来描述。玻尔兹曼于 1872 年提出的这个连续方程可以写成如下： μˆ μàµ... �...Ǥ μ�ˆ μ àµ... Ǥ μ�ˆ μ�... ൌ È3 ሺ ¤ ሻ 。(1) 该方程是气体动力学理论的基本方程。它描述了气体分子的分布函数，它是分子的时间、空间和速度的函数。