流体域内热量传递过程的导热-对流并联热阻分析方法

学术   2024-09-18 11:51   北京  
近日,西安交通大学王秋旺教授等人在《中国科学:技术科学》2024年第9期发表了题为流体域内热量传递过程的导热-对流并联热阻分析方法的研究论文,该研究提出了流体域内局部导热及对流热阻的概念,以及可以描述热对流问题的多维导热-对流并联热阻分析方法,通过强制对流算例说明了其实用性。

原文信息:

王秋旺, 李香璇, 王婷, . 流体域内热量传递过程的导热-对流并联热阻分析方法. 中国科学: 技术科学, 2024, 54: 1789–1796
热阻理论被广泛用于传热过程问题的分析,传统的热阻分析方法往往只适用于一维、稳态、无内热源的热传导问题。然而,在能源电力、石油化工、航空航天等工程应用中还涉及热对流问题。
针对此问题,论文提出了流体域内、多维导热-对流并联热阻分析方法以及总体热阻的概念,构建了热阻网络模型,并通过分析通道内强制对流问题证明了导热-对流并联热阻分析方法的实用性。

流体域内对流-导热热阻并联关系示意图

简化总体面积热阻计算示意图

流体域内的面积对流热阻与温度梯度及速度大小和方向密切相关,速度越大,面积对流热阻越小,同时面积对流热阻存在负热阻现象,相当于流体域内的热源热汇。研究结果表明,导热-对流并联热阻网络的建立对于分析流动传热过程,以及指导传热过程的调节和优化具有重要意义。

强制对流稳态温度和流线分布

强制对流问题的x方向(a)y方向(b)面积对流热阻分布

强制对流问题的x方向(a)y方向(b)的对流热流密度

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