耦合自然對流作用的固液相變數(shù)值模擬.pdf

1、熔化-凝固過程中的固液相變換熱在航天、能源、材料和建筑等工業(yè)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。由于固液相變過程中,液相中的對流傳熱、固相中的導(dǎo)熱及相變多種不同物理機制的物理過程耦合在一起,相互影響,表現(xiàn)出了比較復(fù)雜而有重要研究價值的物理現(xiàn)象。研究這種耦合自然對流換熱的固液相變問題,具有重要的理論價值和工程應(yīng)用價值。
　　本文將界面追蹤法發(fā)展成為適用于二維耦合自然對流作用的固液相變問題的數(shù)值模擬方法,分別用于耦合自然對流的方腔內(nèi)固液相變、方腔

2、內(nèi)多孔介質(zhì)的固液相變和帶有局部固體熱源的耦合邊界固液相變問題的數(shù)值計算,驗證界面跟蹤法在求解二維耦合自然對流作用的固液相變問題的適用性及準確性。
　　首先,采用所發(fā)展的界面追蹤法模擬封閉方腔內(nèi)自然對流作用下的固液相變問題,所獲得的數(shù)值結(jié)果與已有的實驗結(jié)果一致,確認了本文發(fā)展的方法可靠有效。提高Rayleigh數(shù)后的進一步計算,分別計算熔化過程中的固液界面位置及體積熔化量,并與Ho和Viskanta計算結(jié)果比較,證明界面跟蹤法不僅適

3、用于低Rayleigh數(shù)下的熔化問題,同樣可以求解高Rayleigh數(shù)下的熔化問題的模擬。由于界面跟蹤法是基于fixedgrid的方法,隨后與Gadgil和Gobin采用的deforminggrid的結(jié)果比較,驗證界面跟蹤法處理相變問題時的簡單、精確和快速。
　　然后,將界面跟蹤法應(yīng)用到方腔內(nèi)多孔介質(zhì)的固液相變的數(shù)值模擬。通過比較界面跟蹤法與Beckermann和Viskanta的熱焓法計算不同無量綱時間的界面位置說明,界面跟蹤法