多因素下多孔介質(zhì)內(nèi)流體流動與傳熱研究.pdf

1、多孔介質(zhì)中的流動和傳熱問題在建筑節(jié)能、室內(nèi)環(huán)境控制中廣泛存在并產(chǎn)生著重要的影響和作用。本文運用數(shù)值計算和實驗研究方法對多孔介質(zhì)內(nèi)流體流動與傳熱受孔隙率分布、導(dǎo)熱系數(shù)比值等因素的影響進(jìn)行研究，為建筑節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用提供一定參考。
　　首先，針對孔隙率均勻分布和非均勻分布情況下多孔介質(zhì)傳熱問題進(jìn)行實驗與數(shù)值研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn):初始階段，多孔介質(zhì)中的溫度分布受初始溫度分布的影響;當(dāng)過程進(jìn)行到一定時候，多孔介質(zhì)初始溫度分布影響消失，上層溫度較高

2、，下層溫度較低;加熱孔隙率小側(cè)呈現(xiàn)導(dǎo)熱表現(xiàn)明顯狀態(tài)，加熱孔隙率大側(cè)呈現(xiàn)對流表現(xiàn)明顯狀態(tài)。
　　其次，采用數(shù)值計算的方法對孔隙率分布、導(dǎo)熱系數(shù)比值等因素對多孔介質(zhì)流動與傳熱問題進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn):U型分布孔隙率時多孔介質(zhì)內(nèi)流體流動速度在壁面附近較大，壁面附近孔隙率增大使得低流速區(qū)域減小，較高流速區(qū)域增大，對流換熱作用增強(qiáng);指數(shù)分布孔隙率時由于孔隙率減小，流體流速減小，流線圖整體向右偏移，孔隙率實際分布的Nu小于孔隙率均勻分布的Nu;

3、均勻分布孔隙率、分段均勻分布孔隙率、連續(xù)分布孔隙率時，流函數(shù)計算結(jié)果在同一數(shù)量級上，相差值在5倍以內(nèi);孔隙率連續(xù)分布的流函數(shù)計算平均值最大，為0.0017;孔隙率均勻分布的流函數(shù)計算平均值最小，為0.0001;ks/kf值大，溫度梯度和速度梯度在壁面附近大，反之則小;ks/kf=0.1時，傳熱主要靠導(dǎo)熱來完成，對流作用很小，ks/kf＞1以后，(Nu)隨著ks/kf逐漸增大，對流作用不斷增強(qiáng)。
　　再次，對建筑節(jié)能材料粉煤灰進(jìn)行實

4、驗研究與數(shù)值研究。發(fā)現(xiàn)孔隙率為0.26時，隨著含水率增加，粉煤灰的有效導(dǎo)熱系數(shù)呈線性增大;含水率為0.05時，隨著孔隙率增加，其有效導(dǎo)熱系數(shù)呈線性降低;試樣5（含水率為0.05，孔隙率為0.54）的有效導(dǎo)熱系數(shù)最小，為0.19 W·m-1K-1，保溫隔熱性能最好;隨著Ra增加，粉煤灰內(nèi)對流增強(qiáng)并且對流強(qiáng)度分布愈來愈不均勻。當(dāng)Ra＜105時，高溫壁面Nu基本穩(wěn)定在值為2.37～3.31范圍;超過該值后，Nu沿豎向壁面由低向高變小，最大值為