平板、离散式热源直角三角形腔内自然对流传热

摘要

模拟斜边布置大平板热源、离散式热源的直角三角形腔内温度分布,对斜边上热源分布数量、斜边与底边的夹角对斜边、竖直边附近努塞尔数的影响进行数值模拟.三角形底边(直角边)绝热,竖直边为低温恒温冷边(以下简称竖直冷边).斜边设置大平板(热源分布数量为1)、离散式(热源分布数量为2～4)恒温热源,除热源设置位置外,斜边其他位置的温度与竖直冷边一致.将斜边设置热源外的部分称为低温段,将设置热源的部分称为热源段.温度场分布:靠近斜边的空气向上流动,靠近竖直冷边的空气向下流动.大平板热源与离散式热源的热边界层形式与传热规律相似.随着热源分布数量增加,斜边附近空气温度分布更加复杂,斜边的热影响区域有扩大的趋势.随着夹角变化,三角形的几何结构发生变化,三角形内自然对流的范围及强度受到影响,但总体规律基本一致.局部努塞尔数:热源段与低温段交接处附近局部努塞尔数比较大,热源段中间部分附近局部努塞尔数比较小.越接近三角形顶点(斜边与竖直冷边的交点),热源段与低温段交接处附近局部努塞尔数增大.不同热源分布数量的竖直冷边附近局部努塞尔数均呈现先升高后下降的趋势.与斜边距离较远的竖直冷边附近的自然对流传热强度比较弱,与斜边距离较近的竖直冷边附近的自然对流强度比较强,而三角形顶点基本不存在自然对流传热.夹角越小,热源段与低温段交接处附近局部努塞尔数越大,热源段中间部分附近局部努塞尔数越小.不同夹角的竖直冷边附近局部努塞尔数均呈现先升高后下降的趋势.夹角越大,竖直冷边附近局部努塞尔数越大.平均努塞尔数:相同条件下,斜边附近平均努塞尔数高于竖直冷边.热源分布数量一定时,斜边、竖直冷边附近平均努塞尔数均随夹角的增大而增大.夹角一定时,斜边、竖直冷边附近平均努塞尔数均随热源分布数量的增大而增大.夹角为30°、45°时,斜边、竖直冷边附近平均努塞尔数比较接近.热源分布数量越大、夹角越大,三角形内空气自然对流传热越强烈.