纵向侧壁对底部加热方腔内自然对流换热的影响

摘要

底部加热的方腔内自然对流换热是一个具有广泛工程背景的经典理论模型。该文分别采用二维和三维模型对底部加热的方腔内自然对流换热进行了数值计算，并根据计算结果的比较，探讨了该问题流动和换热的三维效应。所采用的数值方法为具有QUICK 差分格式的SIMPLE 算法。数值结果表明，随着宽高比增大，对流涡卷的轴向发生改变，从平行于Y 轴转变到平行于X 轴，即平行于短轴。采用三维模型计算所得到的平均Nu 均小于二维模型所获得的结果，而参考文献中给出的经验公式的计算结果介于两者之间。当Ra=5×103 和Ra=104 时，三维模型平均Nu 的计算结果比经验公式的结果大约小10﹪，二维模型的结果比经验公式的结果分别大17﹪和10﹪左右。随着宽高比的加大，三维数值计算得到的平均Nu 相应增加，但当Ra=104 时，宽高比对其影响变得很小。