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题名多孔介质传热模型在多孔壁湍流中的适用性
被引量：2
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作者
赵泽灏
张金龙
董宇红
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机构
上海大学力学与工程科学学院
上海市能源工程力学重点实验室
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出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2024年第1期45-54,I0001,共11页
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基金
国家自然科学基金(12172207,92052201)。
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文摘
为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层内,使用修正的Darcy-Brinkman-Forchheimer模型描述高孔隙率多孔介质阻力,以及分别采用局部热平衡(local thermal equilibrium,LTE)模型、局部非热平衡(local thermal non-equilibrium,LTNE)模型、理想金属(ideal metal foams,IMF)模型计算温度分布。通过对所得热场的统计特性的分析比较,探究了不同Biot数下水和空气两类流体介质的多孔介质传热模型的有效性。研究表明:LTE模型不足以准确预测金属泡沫多孔介质内传热问题,其等效导热系数因仅考虑孔隙率因素而低估了多孔介质层的传热能力;IMF模型在小比热容流体介质的算例中表现良好,可以代替LTNE描述多孔介质层内的传热,而在大比热容流体介质的算例中表现不佳,需要考虑比热容以及流固两相间的传热能力对预估的固体相温度分布进行修正。
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关键词
传热
多孔介质壁面
槽道湍流
直接数值模拟
局部热平衡模型
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Keywords
heat transfer
porous media
turbulent channel
direct numerical simulation
local thermal equilibrium model
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分类号
O357.53
[理学—流体力学]
TB741
[一般工业技术—材料科学与工程]
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