LTNE条件下界面对流传热系数对部分填充多孔介质通道传热特性的影响

摘要

在多孔介质区考虑局部非热平衡,采用Brinkman-extended Darcy模型结合应力跳跃条件对部分填充多孔介质通道内流体传热特性进行分析.获得了各区域温度分布及Nusselt数解析解,并分析了各参数对温度及Nusselt数的影响.结果表明:界面对流传热系数Hs较小时,界面应力跳跃系数β和Darcy数Da的增加会减小流固两相间温差.而在高Hs下,Da减小也会减小两相温差.在Da、Hs和固流两相热导率之比K较大且空心率S(自由流体区高度与通道高度之比)和Biot数Bi较小时,流固两相间会在接近多孔介质区中部出现最大温差,而该最大温差会随着S增加和Da及Hs的减小向界面区移动.对于不同K与Bi,Nusselt数Nu与S的关系曲线存在不同的类型,与模型A(界面处多孔介质固相和流相根据各自温度梯度和热导率划分总热流)不同的是,采用模型C(界面处固相热流分配与自由流体区流相的热交换相关)所获得的Nu曲线类型与Hs有关.在K较小时,β对Nu的影响大于Hs对Nu的影响;而在K较大时,Hs对Nu的影响要远大于β对Nu的影响,且Hs增加会明显提高通道内的Nu.