计算物理

作者：唐古月, 娄钦, 李凌

关键词：格子Boltzmann方法, 自然对流, 加热腔体, 瑞利数, 努赛尔数

采用格子Boltzmann方法对可变形腔体内自然对流问题进行数值研究，给出平均努赛尔数的经验关系式.腔体左壁加热长度分为左壁面的整个区域(H)和左壁面的中间区域(0.5H)两种情况，右壁向外界环境开放，上下边界绝热且可以上下移动，以此调节右出口尺寸.主要研究瑞利数(104 ≤ Ra ≤ 106)，右出口尺寸(1.0H ≤ L ≤ 2.0H)，左壁加热尺寸(Lh=0.5H或Lh=H)对腔体内等温线、流线、局部努塞尔数和平均努赛尔数的影响.结果表明：腔体内换热随着瑞利数的增大越来越强烈，表现为椭圆形准静止区域更加靠近上绝热壁，且热分层厚度逐渐变小，平均努赛尔数增加.而右出口尺寸的增加，对于两种加热尺寸下腔内的换热效果有不同程度影响，其中与加热尺寸为左壁面的全部区域Lh=H相比，加热尺寸为左壁面的中间情况Lh=0.5H时，右侧开口尺寸的增加对换热效果的影响不显著.此外，左壁加热尺寸为0.5H时显示出比加热尺寸为H时更高的平均传热效率.最后，针对不同的加热尺寸，提出加热面平均努赛尔数与Ra数及右壁面开口尺寸L*之间函数关系的经验预测，拟合效果满足工程实践与设计需要.

来源：2020年第3期

《计算物理》期刊编辑部

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