上海交通大学学报(自然版) ›› 2015, Vol. 49 ›› Issue (05): 600-607.
收稿日期:
2014-06-22
基金资助:
国家重点基础研究发展规划(973)项目(2013CB228303)资助
Received:
2014-06-22
摘要:
摘要: 运用多相流混合模型和单相流模型模拟了纳米流体在封闭腔体内的自然对流换热特性,将模拟结果与相应的实验值进行对比,分析了瑞利数、格拉晓夫数和纳米颗粒体积分数等物理量与努塞尔数的关系;同时,对比分析了纳米流体和纯水在水平与垂直中心截面的速度分布,以及封闭腔体内流体的温度场及流场.结果表明:基于NS方程的单相流模型所得努塞尔数变化曲线与水的努塞尔数曲线较吻合,但不能反应纳米流体的换热特性;而基于多相流混合模型所得努塞尔数变化曲线与相应的实验结果较吻合;纳米颗粒的添加能够显著增强封闭腔体内的流体运动,有利于强化封闭腔体内流体的能量传输,起到了对流换热作用.
中图分类号:
陈彦君,李元阳,刘振华. 基于多相流模型的腔体内纳米流体自然对流换热数值模拟[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2015, 49(05): 600-607.
CHEN Yanjun,LI Yuanyang,LIU Zhenhua. Numerical Simulation of Natural Convective Heat Transfer Characteristics of Nanofluids in an Enclosure Using Multiphase-Flow Model[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2015, 49(05): 600-607.
[1]Masuda H, Ebata A, Teramae K, et al. Alteration of thermal conductivity and viscosity of liquid by dispersing ultrafine particles (dispersions of γAl2O3, SiO2, and TiO2 ultrafine particles) [J]. Netsu Bussei, 1993, 4(4): 227233.[2]Choi S U S, Eastman J A. Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles[R]. USA:Argonne National Lab, IL, 1995.[3]刘振华, 廖亮. 纳米流体池内沸腾时传热面上的吸附和烧结现象[J]. 上海交通大学学报, 2007, 41(3): 352356.LIU Zhenhua, LIAO Liang. The sorption and agglutination phenomenon on a plain heated surface during pool boiling of nanofluids[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2007, 41 (3): 352356.[4]刘振华, 杨雪飞. 纳米流体在回路型重力热管中的沸腾传热特性[J]. 上海交通大学学报, 2011, 45(6): 890894.LIU Zhenhua, YANG Xuefei. Boiling heat transfer characteristics of nanofluids in a thermosyphon loop[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2011, 45 (6): 890894.[5]姜未汀, 丁国良, 王凯建. 基于颗粒团聚理论的纳米制冷剂导热系数计算[J]. 上海交通大学学报, 2006, 40(8): 12721277.JIANG Weiting, DING Guoliang, WANG Kaijian. Calculation of the conductivity of nanorefrigerant based on particles aggregation theory[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2006, 40(8): 12721277.[6]Ho C J, Liu W K, Chang Y S, et al. Natural convection heat transfer of aluminawater nanofluid in vertical square enclosures: An experimental study[J]. International Journal of Thermal Sciences, 2010, 49(8): 13451353.[7]Putra N, Roetzel W, Das S K. Natural convection of nanofluids[J]. Heat and Mass Transfer, 2003, 39(89): 775784.[8]Wen D, Ding Y. Formulation of nanofluids for natural convective heat transfer applications[J]. International Journal of Heat and Fluid Flow, 2005, 26(6): 855864.[9]Khanafer K, Vafai K, Lightstone M. Buoyancydriven heat transfer enhancement in a twodimensional enclosure utilizing nanofluids[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2003, 46(19): 36393653.[10]AbuNada E, Oztop H F. Effects of inclination angle on natural convection in enclosures filled with Cuwater nanofluid[J]. International Journal of Heat and Fluid Flow, 2009, 30(4): 669678.[11]AbuNada E. Effects of variable viscosity and thermal conductivity of Al2O3water nanofluid on heat transfer enhancement in natural convection[J]. International Journal of Heat and Fluid Flow, 2009, 30(4): 679690.[12]Ho C J, Chen M W, Li Z W. Numerical simulation of natural convection of nanofluid in a square enclosure: Effects due to uncertainties of viscosity and thermal conductivity[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2008, 51(17): 45064516.[13]AbuNada E, Masoud Z, Hijazi A. Natural convection heat transfer enhancement in horizontal concentric annuli using nanofluids[J]. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2008, 35(5): 657665.[14]Aminossadati S M, Ghasemi B. Natural convection cooling of a localised heat source at the bottom of a nanofluidfilled enclosure[J]. European Journal of Mechanics B/Fluids, 2009, 28(5): 630640.[15]AbuNada E, Masoud Z, Oztop H F, et al. Effect of nanofluid variable properties on natural convection in enclosures[J]. International Journal of Thermal Sciences, 2010, 49(3): 479491.[16]Oztop H F, AbuNada E. Numerical study of natural convection in partially heated rectangular enclosures filled with nanofluids[J]. International Journal of Heat and Fluid Flow, 2008, 29(5): 13261336.[17]江帆,黄鹏. Fluent高级应用与实例分析[M]. 北京: 清华大学出版社, 2008.[18]Wen C Y, Yu Y H. Mechanics of Fluidization[J]. Chem Eng Prog Symp Series, 1966, 62:100111. |
[1] | 赵忠良, 李浩, 赖江, 杨海泳, 王晓冰, 李玉平. 导弹模型直气复合气动特性研究[J]. 空天防御, 2022, 5(3): 1-9. |
[2] | 张晓嵩,万德成. 运动船舶周围为什么会出现大范围白色泡沫流动?[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(Sup.1): 65-66. |
[3] | 许海雨, 罗凯, 黄闯, 左振浩, 古鉴霄. 低弗劳德数通气超空泡初生及发展演变特性[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(8): 934-941. |
[4] | 程晨, 王晓亮. 考虑蒙皮透射率的飞艇热力学模型及其热特性[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(7): 868-877. |
[5] | 王飞, 丁伟, 邓德衡, 吴小峰. 水下多缆多体拖曳系统运动建模与模拟计算[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(5): 441-450. |
[6] | 郭军,陈作钢,戴原星,陈建平. 喷水推进器进流面获取方法及其应用[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(1): 1-9. |
[7] | 沙丽丽,巨永林,张华. 在磁场作用下Fe3O4/Water纳米流体湍流对流换热实验研究[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2019, 53(2): 134-139. |
[8] | 郭春雨1,刘恬1,赵庆新1,郝浩浩2. 短波中标称伴流场特性分析[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2019, 53(2): 170-178. |
[9] | 闫棣, 苏祺, 李四平. 屈曲问题有限元模拟的随机缺陷法[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(1): 19-25. |
[10] | 魏伟, 王心亮, 唐平鹏, 陈虹. 水下爬游机器人坐底稳定性分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(增刊): 305-308. |
[11] | 陈思,马宁,顾解忡. 基于弱非线性假定的船舶波浪增阻数值计算[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2017, 51(3): 277-. |
[12] | 刘东喜1,唐文勇1,王晋1, 2,薛鸿祥1. 基于非均质多相流模型的液舱晃荡数值模拟[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2017, 51(3): 283-. |
[13] | 王健a,刘旌扬a, b,魏成柱a,易宏a, b. 新概念无人穿梭艇静水操纵性能[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2017, 51(3): 288-. |
[14] | 刘晗a,马宁b,c,顾解忡b,c. 考虑侧壁效应修正的循环水槽船模斜航试验水动力计算[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2017, 51(2): 142-. |
[15] | 张法富, 高静坤, 杨小龙, 蔡元浪. 南海张力腿平台在位总体性能数值计算分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2016, 3(2): 105-110. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||