幂律流体方腔自然对流换热数值分析精品

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学号

密级__________ 哈尔滨工程大学学士学位论文

幂律流体方腔自然对流换热数值分析

院（系）名称：核科学与技术学院

专业名称：核工程与核技术

学生姓名：XXX

指导教师：XXX 教授

哈尔滨工程大学

201X年X 月

学号

密级____________ 幂律流体方腔自然对流数值分析Numerical Analysis of Pow-law Fluid Natural Convection in Square Cavity

学生姓名：XXX

所在学院：核科学与技术学院

所在专业：核工程与核技术

指导教师：XXX

职称：教授

所在单位：哈尔滨工程大学

论文提交日期：201X年6月16日

论文答辩日期：201X年6月21日

学位授予单位：哈尔滨工程大学

摘要

封闭方腔自然对流问题对核反应堆的安全设计有着重要意义，但是目前已有研究大多围绕牛顿流体进行，而实际上自然界大多数流体为幂律流体，针对幂律流体在方腔内自然对流换热的研究是有实际意义的。

本文先对方腔建立了物理模型，然后利用GAMBIT软件对其进行网格划分。为了提高精度和减少计算时间，本文采用非均匀网格划分，将划分好的网格导入FLUENT 中后，通过FLUENT软件进行数值模拟。本文主要研究幂律指数和瑞利数对自然对流换热的影响。结果表明幂律指数和瑞利数对幂律流体方腔自然对流均有较大影响，且随着幂律指数和瑞利数的增大，方腔内的自然对流越来越剧烈。当幂律指数大于10时，方腔内的流动由层流转为湍流。

关键词：幂律流体；自然对流换热；方腔

ABSTRACT

The research of Non-Newtonian fluid natural convection in square cavity is very significant for security design of nuclear reactor.right now most of the research is focus on the Newtonian fluid ,but most of fluid is Non-Newtonian in the nature.So it is meaningful to research the Non-Newtonian fluid natural convection in square cavity.

This article establish a physical model for a square cavity at first,and then use GAMBIT software to mesh the physical model.In order to improve the accuracy,we use non-uniform mesh,after import grid in FLUENT,we start to simulate by FLUENT.This research mainly discus the effects of Power-law exponent and Rayleigh number for the Non-Newtonian fluid natural convection in square cavity.The result show the Power-law exponent and Rayleigh number have a great impact for the Non-Newtonian fluid natural convection in square cavity,and with the power-law exponent and Rayleigh number increases ,the natural convection become more and more intense.

Key words：Power-law fluid; Natural convection; Square cavity

目录

第1章绪论 0

1.1 课题背景 0

1.2 研究意义 (1)

1.3 国内外研究现状 (1)

1.4 本文工作 (3)

第2章仿真模型的建立 (5)

2.1 FLUENT软件介绍 (5)

2.1.1 FLUENT概述 (5)

2.1.2 FLUENT的功能 (5)

2.1.3 FLUENT组成 (7)

2.2 GAMBIT软件介绍 (7)

2.2.1 GAMBIT概述 (7)

2.2.2 GAMBIT的主要特点 (7)

2.3 自然对流换热数值模型 (8)

2.4 物理模型介绍 (9)

2.5 本章小节 (9)

第3章数值计算方法介绍 (11)

3.1 计算传热传质概述 (11)

3.2 数值计算方法简介 (12)

3.3 非均匀网格的划分 (13)

3.4 本章小结 (14)

第4章计算结果及分析 (15)

4.1 计算结果的验证 (15)

4.2 流变指数的影响 (15)

4.2.1 流变指数对Y向速度的影响 (15)

4.2.2 流变指数对温度分布的影响 (15)

4.3 瑞利数的影响 (17)

4.3.1 瑞利数对Y向速度的影响 (17)