高聚物對封閉方腔熱對流的流動與傳熱特性影響數(shù)值模擬.pdf

1、在流體熱對流流動中，尤其當流體處在湍流時，其流動情況比較復雜，此時對于熱對流中的流動特性和傳熱特性而言，因流體自身的復雜性而使其較為復雜。在此基礎上，在流體中添加一定量的高聚物后，高聚物可以改變該溶液的粘彈性特性，使得其流動特性和傳熱特性因此而發(fā)生變化。為了研究高聚物添加對熱對流流動和傳熱特性的影響，在本文中，選取自然對流和Rayleigh-Bénard（RB）兩種具有代表性的熱對流，分別對高聚物添加造成的影響進行研究與分析。
　

2、　首先，為了驗證高聚物添加后，Cross方程可以準確的表示高聚物溶液的物性參數(shù)，通過實驗測量了濃度為200ppm、500ppm、1000ppm高聚物溶液的粘度隨剪切速率變化的曲線；通過資料查得不同濃度高聚物的松弛時間?、零剪切粘度0?以及冪指數(shù)n，將其代入Cross方程中，取與實驗數(shù)據(jù)相同的剪切速率，根據(jù)公式得出對應的粘度值。將相同濃度下實驗測得的粘度隨剪切速率變化的曲線與Cross方程得出的粘度與剪切速率變化曲線相比較。
　　其

3、次，本文在建立相應不同熱對流的幾何模型后，對不同Ra數(shù)下的數(shù)值模型分別進行網絡無關性驗證來確保數(shù)值模擬計算的可行性與精確性，在得到不同工況下對應的最佳的網格后，基于CFD模擬，分別模擬研究在不同Ra數(shù)、不同介質下的流體流動和傳熱特性變化，綜合其速度變化以及溫度方面的變化，探討高聚物添加對熱對流的影響。
　　再次，在封閉方腔自然對流中，當Ra數(shù)逐漸增大時，對于任何介質而言，流體的流動速度和傳熱能力都將增加，且增加幅度隨著Ra數(shù)的增加

4、而變大。而高聚物的添加對方腔自然對流的流動和傳熱有著較大的影響，高聚物的添加降低了原流體流動的阻力而使得流體的整體速度增加，使得冷熱壁面處的速度邊界層變??；同樣數(shù)值模擬結果顯示在高聚物添加后熱壁面處的Nu數(shù)變小，壁面處的溫度邊界層增厚，流體的傳熱減弱，根據(jù)不同Ra數(shù)下的Nu數(shù)得出不同介質下這兩者之間的關系。
　　最后，對于RB熱對流而言，高聚物添加對流體產生的影響與方腔自然對流結果一致，不同的是RB熱對流較方腔自然對流復雜。對RB