自然对流水平边界层结构和对流换热分析

摘要

对普朗特数Pr=0.71,方腔高长比A=H/L=1,瑞利数Ra=1.58*109的二维封闭方腔自然对流进行了直接数值模拟.根据封闭方腔边界层发展演变过程,将封闭方腔自然对流细分为5个阶段:热传导阶段,前缘效应传播阶段,水平边界层发展阶段,垂直边界层转捩阶段,边界层稳定阶段.通过对其中的"水平边界层发展阶段"和"垂直边界层转捩阶段"涡的发展变化和壁面换热特性分析,表明高Ra数下的水平流动在逆压梯度作用下形成一系列的涡,这些涡形成了水平边界层流动的分层结构:压力梯度对方腔水平底面的速度变化起着决定性的作用;壁面Nu数与速度梯度有着密不可分的关系.