混合對(duì)流繞方柱渦旋脫落及對(duì)傳熱影響的數(shù)值研究.pdf

1、本文在對(duì)國內(nèi)外關(guān)于繞矩形截面柱體流動(dòng)分離和傳熱研究現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行綜述的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地論述了作者采用原始變量時(shí)間推進(jìn)法對(duì)非定常繞方柱流動(dòng)與傳熱的研究成果.首先,本文在SIMPLE算法系列處理速度與壓力耦合問題的思路和均勻網(wǎng)格下改進(jìn)的關(guān)于流函數(shù)渦量方程的數(shù)值求解方法的基礎(chǔ)上,將非定常原始變量Navier-Stokes方程的求解推廣至非等距交錯(cuò)網(wǎng)格剖分,形成了具有本文特色的原始變量時(shí)間推進(jìn)方法,其中對(duì)流項(xiàng)和擴(kuò)散項(xiàng)中各變量的各階導(dǎo)數(shù)均采用二階精

2、度公式,包括溫度在內(nèi)的離散方程組采用ADI迭代方法求解.其中根據(jù)計(jì)算結(jié)果,本文在前人工作的基礎(chǔ)上總結(jié)出了封閉腔內(nèi)層流自然對(duì)流換熱的變化規(guī)律,比較準(zhǔn)確地提出了導(dǎo)熱占主導(dǎo)地位的層流流動(dòng)和導(dǎo)熱與對(duì)流共同作用的層流流動(dòng)的分界點(diǎn)為瑞利數(shù)Ra=5×10<'4>.其次,本文采用原始變量時(shí)間推進(jìn)法,研究了低雷諾數(shù)條件下冷態(tài)場(chǎng)二維方柱繞流問題,討論了出口條件對(duì)減小有效計(jì)算區(qū)域的作用規(guī)律,并分別研究了進(jìn)口距離X<,u>、出口距離X<,d>、阻塞參數(shù)B、側(cè)邊

3、界條件和出口條件等因素對(duì)繞方柱非定常流動(dòng)的斯特魯哈爾數(shù)St和阻力系數(shù)C<,D>的影響,給出了各種人工側(cè)邊界條件下可以忽略側(cè)邊界影響的阻塞參數(shù)范圍以及對(duì)不同人工側(cè)邊界條件進(jìn)行比較的結(jié)果,在此基礎(chǔ)上提出了一套適用于本文原始變量時(shí)間推進(jìn)算法研究繞方柱流動(dòng)與傳熱問題的優(yōu)化計(jì)算域參數(shù)和人工邊界條件.最后,本文在冷態(tài)場(chǎng)方柱繞流數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上,引入能量方程并考慮熱對(duì)方柱尾跡的影響,研究了低雷諾數(shù)Re層流繞方柱強(qiáng)迫對(duì)流和混合對(duì)流問題.根據(jù)本文劃分方柱

4、繞流定常流動(dòng)和非定常流動(dòng)的臨界雷諾數(shù)Re區(qū)間(50