封闭腔内高瑞利数层流自然对流数值模拟.pdfVIP

( ) 第 21 卷第 3 期 华　中　科　技　大　学　学　报 城市科学版 V o l. 21 N o. 3 ( ) 2004 年 9 月　 J. of HU ST. U rban Science Edition Sep. 2004 封闭腔内高瑞利数层流自然对流数值模拟 1 1 李光正 　马洪林 ( 1. 华中科技大学　土木工程与力学学院, 湖北　武汉　430074) 摘　要: 采用两种时间推进数值方法, 对封闭腔内层流自然对流换热进行了各种瑞利数(R a ) 条件下的模拟研 6 究, 总结了流态转捩时所表现的数值模拟方面的某些现象规律. 当瑞利数不大于 10 时, 两种数值方法计算结 6 果一致, 计算精度高. 当瑞利数大于 10 后, 数值收敛及计算结果与网格数, 网格疏密程度, 时间步长, 松弛因 子等因素密切相关, 而与所选择的两种数值方法无关. 给出了封闭方腔自然对流流态转捩临界瑞利数. 关键词: 层流自然对流; 　封闭方腔; 　高瑞利数 (R a ) ; 　时间推进数值方法 中图分类号: O 35: O 357. 5+ 3 　　文献标识码:A 　　文章编号:(2004) 　　封闭腔内自然对流传热, 通常被认为包含两 种明显不同的运动: 沿固壁边界的边界层运动; 围 绕腔中心的旋转运动. 随着R a 的增大, 竖直固壁 边界层将由层流向湍流转捩. 预测腔内流态转捩 在工程方面是十分重要的, 如在晶体的生成及核 反应的冷却中的应用等. 由于这种转捩是流动不 稳定性结合热不稳定性而导致的结果, 又称为 转捩, 故对其研究具有重要的科学及理 by pass 论意义, 虽然近十多年来对其进行了大量数值模 拟及实验方面的研究, 但对转捩的临界瑞利数以 图 1　求解域示意图 2 2 及转捩的特征和机理仍存在不同的看法, 有待进 - p + v + v + · ·; (3) P r 2 2 R a P r y x y 一步的研究探索. 作者采用两种时间推进数值方 2 2