滑移流区内流动及传热的理论分析与数值模拟
微通道内的流动及换热研究因其在工程领域具有广泛和重要的应用背景,已经越来越受到研究人员的重视.但是就目前研究现状来看,在微细通道内的流动和换热研究领域还存在着许多尚待解决的问题.本文采用分子运动论导出的滑移边界条件与Navier-Stockes方程、能量方程相结合的方法,假设气体是理想的、定物性及不可压缩的稳态层流流动,在滑移流区内,理论分析了微尺度矩形通道内气体的流动阻力和换热系数,数值模拟了微尺度二维通道气体的流动和换热过程.采用滑移模型研究了充分发展流动假设下速度场和温度场的解析解,并分析和讨论了流动阻力和换热特性.同时分析比较了MSIMPLE算法,并将该算法与SIMPLE系列算法进行了初步对比,结果表明在同样的情况下该算法的迭代步数更少.因此,研究中采用MSIMPLE算法计算了二维无限大平行平板微通道在滑移流区内的流动和换热问题,研究了通道内压力、速度和温度场的分布,流动阻力和换热的特性,不同种类工质的影响、定热流和定壁温边界条件的影响,以及Kn数、Re数、动量调节系数和热调节系数的影响.理论分析和数值模拟都表明随着Kn数的增大,速度滑移和温度跳跃的程度都增加,并且影响着流动阻力的下降,但两者对于换热系数的影响趋势是相反的:速度滑移有利于提高换热系数,而温度跳跃则降低换热系数.
微通道;滑移流区;速度滑移;温度跳跃;流动阻力;换热特性;MSIMPLE算法
南京航空航天大学
硕士
人机与环境工程
孙建红
2005
中文
TK124
80
2005-08-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）