阐述体腔长方体腔内纳米流体Rayleigh-Bénard对流数值模拟流程

论文导读：摘要3-4ABSTRACT4-91绪论9-191.1引言9-101.2纳米流体自然对流探讨近况10-131.2.1实验探讨10-111.2.2数值模拟11-131.3Ralyleigh-Bénard对流探讨近况13-171.3.1纯工质Rayleigh-Bénard对流探讨近况13-151.3.2纳米流体Rayleigh-Bénard对流探讨近况15-171.4本课题的探讨目的和内容17-192
摘要：大气、海洋等许多自然现象中流体运动都是由温度梯度产生的浮力引起的，Rayleigh-Bénard对流是探讨这类现象的经典模型之一。与普通的纯流体一样，纳米流体在浮升力作用下，也会发生Rayleigh-Bénard对流。然而，目前对纳米流体Rayleigh-Bénard对流探讨还很少，所以，探讨纳米流体Rayleigh-Bénard对流不稳定性以及流动和换热特性，确定流动型式及其转变的临界条件，浅析各种流型之间转变的物理机制，不仅可以丰富Rayleigh-Bénard对流论述，而且可以为电子元件冷却、相变蓄冷、空调技术等工程领域提供论述支持，由此，具有重要的论述作用和实用价值。本论文建立了长方体腔内纳米流体Rayleigh-Bénard对流的物理模型和数学模型，并采取有限容积法进行了系统的三维数值模拟，得到了长方体腔内Rayleigh-Bénard对流的温度场和速度场，浅析了腔体尺寸、体积份额、初始条件和Rayleigh数等对Rayleigh-Bénard对流的影响，弄清了稳态流型及其转化、分岔结构及其特点，并确定了分岔的临界条件。结果表明，（1）在稳态区域，流型有维持其自身稳定的走势，以稳态解得到的流型稳定有着的Rayleigh数范围较以导热态得到的要宽，流型的转变往往伴随着壁面Nusselt的突变。（2）加入纳米颗粒后，封闭腔内Rayleigh-Bénard对流发生的临界Rayleigh数随体积份额的增大而增大，随宽高比和长高比的增大而减小。（3）对流发生后，底部壁面平均Nusselt数随体积份额的增大而增加，腔体内流动强度随体积份额的增大而减小，周期性振荡的频率随体积份额的增大而减小，纳米颗粒的加入使得系统体现出更强的稳定性。（4）体积份额和腔体尺寸对分岔结构也有显著影响，分岔的临界Rayleigh数随体积份额的增大而增大，各种流态有着的Rayleigh数范围随腔体尺寸的增大而变窄。（5）不同初始条件下发生Hopf分岔的临界Rayleigh数差别很大，在周期性流动区域，振荡方式的不同会导致流动和传热的差别，频率和壁面平均Nusselt随振荡方式的变化而变化。（6）无论是纯流体还是纳米流体，流场都是由稳态经过Hopf分岔进入周期性振荡区域。在计算范围内，一共观察到四种分岔结构：稳态-单倍周期振荡-混沌、稳态-周期性振荡-稳态-周期性振荡-混沌、稳态-周期性振荡-倍周期振荡-周期性振荡-混沌和稳态-周期性振荡-倍周期振荡-混沌。在某些腔体尺寸、体积份额和初始条件下不会观察到倍周期振荡区域，流动直接由单倍周期流动区域进入了混沌流动区域。关键词：纳米流体论文Rayleigh-Bénard对流论文临界条件论文长方体腔论文分岔论文
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ABSTRACT4-9
1 绪论9-19

1.1 引言9-10

1.2 纳米流体自然对流探讨近况10-13

1.2.1 实验探讨10-11

1.2.2 数值模拟11-13

1.3 Ralyleigh-Bénard 对流探讨近况13-17

1.3.1 纯工质 Rayleigh-Bénard 对流探讨近况13-15

1.3.2 纳米流体 Rayleigh-Bénard 对流探讨近况15-17

1.4 本课题的探讨目的和内容17-19

2 物理及数学模型的建立19-28

2.1 引言19

2.2 物理模型及相关假设19-20

2.3 制约方程及定解条件20-22

2.3.1 制约方程20

2.3.2 定解条件20-21

2.3.3 制约方程组的无量纲化21-22

2.3.4 边界条件的无量纲化22

2.4 计算条件22-25

2.4.1 纳米流体物性参数22-24

2.4.2 纳米粒子和基液物性参数24-25

2.4.3 无量纲制约参数25

2.5 计算策略25-28

2.5.1 FLUENT 介绍25

2.5.2 数值策略及结果检验25-28

3 工质为纯水时的结果与浅析28-37

3.1 引言28

3.2 稳态流型及其转变28-31

3.3 分岔结构及其特点31-36

3.4 讨论36-37

4 纳米流体结果与浅析37-56

4.0 引言37

4.1论文导读：-58参考文献58-64附录64A.作者在硕士期间发表的论文64B.作者在硕士期间获奖情况64上一页12
对流发生的临界 Ra 数37-40

4.2 对流型式40-41

4.3 分岔结构及其特点41-54

4.

3.1 几何尺寸对分岔的影响41-49

4.

3.2 体积份额对分岔结构的影响49-51

4.

3.3 初始条件对 Hopf 分岔的影响51-52

4.

3.4 频谱浅析52-54

4.4 讨论54-56
5 结论56-57
致谢57-58
参考文献58-64
附录64
A. 作者在硕士期间发表的论文64
B. 作者在硕士期间获奖情况64