部分填充復(fù)合多孔介質(zhì)腔體自然對流及傳熱研究(1)

1、山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文題目部分填充復(fù)合多孑L介質(zhì)腔體自然對流及傳熱研究國家自然科學(xué)基金資助項目(No51076086)計：學(xué)位論文69頁表格4個插圖54幅評閱人：指導(dǎo)教師：陵室明學(xué)院院長：刁丑i三學(xué)位論文完成日期：2Q!魚生壘縣山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要流體在多孔介質(zhì)中滲流的現(xiàn)象普遍存在于人類的生產(chǎn)和生活當(dāng)中，特別是部分填充多孔介質(zhì)的復(fù)合區(qū)域問題的應(yīng)用背景更為廣泛，例如干燥過程、過濾過程、水的滲流過程、太陽能集熱器、熱管、核能利用、

2、燃料電池、石油熱采和地?zé)峁こ痰?。自然界及工程實際中存在非均質(zhì)的多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)，即復(fù)合多孔介質(zhì)，復(fù)合多孔介質(zhì)涵蓋分層多孔介質(zhì)，即各層多孔介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和滲流特性各不相同，分層多孔介質(zhì)滲流問題廣泛存在于含水介質(zhì)的地下水滲流、非均質(zhì)砂巖油藏中的石油開采、具有保溫隔熱作用的建筑復(fù)合墻體傳熱傳濕等過程中。因此對分層多孔介質(zhì)區(qū)域流體流動及傳熱的機理性研究是一項具有重要實用價值以及學(xué)術(shù)價值的工作，對于技術(shù)進步與科學(xué)的發(fā)展具有重大意義。本文采用由兩層多孔介質(zhì)

3、組合成的復(fù)合多孔介質(zhì)簡化模型，將兩層多孔介質(zhì)依次填充在封閉腔體的左側(cè)，利用動量守恒方程和能量守恒方程分別建立部分填充復(fù)合多孔介質(zhì)封閉腔體自然對流及傳熱的一區(qū)域物理數(shù)學(xué)模型和兩區(qū)域物理數(shù)學(xué)模型，采用有限元方法進行數(shù)值求解；針對本文所提出的兩多孔介質(zhì)層問交界面的速度滑移弱約束表達式，通過對比分析一區(qū)域模型和兩區(qū)域模型的計算結(jié)果，驗證此速度滑移表達式的有效性；運用一區(qū)域計算模型的結(jié)果進行理論分析，探討部分填充復(fù)合多孔介質(zhì)封閉腔體自然對流流體流

4、動及傳熱的變化規(guī)律，考察復(fù)合多孔介質(zhì)物性及結(jié)構(gòu)特性、瑞利數(shù)Ra、普朗特數(shù)n對封閉腔體流動換熱的影響，重點關(guān)注各因素和不同工況下兩類交界面速度滑移系數(shù)的變化，探析交界面速度滑移效應(yīng)的機理：同時，采用x射線計算機斷層掃描技術(shù)(xCT)獲取真實多孔介質(zhì)青磚和海綿的結(jié)構(gòu)圖，構(gòu)造左側(cè)填充青磚和海綿的復(fù)合多孔介質(zhì)封閉腔體流動及換熱模型進行數(shù)值求解，分析兩類交界面的速度分布形式和對流傳熱的變化規(guī)律。對于交界面的滑移現(xiàn)象及公式的驗證結(jié)果表明：1)利用圓