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研究生:賴昱銘
論文名稱:兩梯形多孔介質空穴內自然對流熱傳之研究
論文名稱(外文):Natural convection in two trapezoidal porous cavities
指導教授:張文政張文政引用關係
口試委員:蕭肇殷賈明益張文政
口試日期:2014-05-29
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:機械與電腦輔助工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:自然對流多孔介質梯形空穴
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本文以數值模擬探討梯形多孔介質空穴的自然對流情形。利用泛用熱流軟體FLUENT進行計算。本文採用二維層流模式,探討達西數(Da)、孔隙率(ɛ)、雷里數(Ra)、空穴高度比(H)、多孔介質骨架與工作流體的熱導度比(K&;#39;)、熱逸散係數(γ)和變更加熱壁面等對空穴內流場與熱傳的影響。
結果顯示:當達西數越大,熱傳會越好;對流熱傳隨著孔隙率增加而增加;雷里數越大,熱傳越好;熱傳率隨著空穴高度比提高而下降,但影響並不明顯。熱導度比越高有越好的熱傳效果;熱逸散係數增加對熱傳效果也增加。當熱壁面與冷壁面互換後,上下空穴內流場也隨之顛倒,所呈現之現象和熱傳率與冷熱壁面互換前一模一樣。
誌謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
符號說明 xi
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究動機 5
第二章 理論分析 6
2.1 多孔介質概論 6
2.1.1 達西定律(Darcy’s law) 6
2.1.2 非達西定律(Non−Darcy’s law) 7
2.2 物理模型及基本假設 10
2.2.1 基本假設 10
2.2.2 物理模型 11
2.3 統御方程式 14
2.4 邊界條件 14
2.5 無因次化統御方程式 16
2.6 無因次化邊界條件 17
2.7 定義探討參數 17
第三章 數值模擬方法 18
3.1 數值方法 18
3.2 求解流程 18
3.3 鬆弛因子 19
3.4 收斂條件 19
3.5 數值模擬流程 20
3.6 網格配置 21
第四章 結果與討論 23
4.1 達西數(Da)的改變對多孔介質封閉空穴熱傳之影響 24
4.2 雷里數(Ra)的改變對多孔介質封閉空穴熱傳之影響 34
4.3 多孔介質孔隙率(
1.C.T. Hsu, P. Cheng, “Thermal dispersion in a porous medium”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 33, pp. 1587-1597, 1990.
2.A.C. Baytas, I. Pop, “Natural convection in a trapezoidal enclosure filled with a porous medium”, International Journal of Engineering Science, Vol. 39, pp. 125-134, 2001.
3.B.V.R. Kumar, B. Kumar, “Parallel computation of natural convection in trapezoidal porous enclosures”, Mathematics and Computers in Simulation, Vol. 65, pp. 221–229, 2004.
4.H. Hadim, “Non-Darcy natural convection of a non-Newtonian fluid in a porous cavity”, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 33, pp. 1179-1189, 2006.
5.I.A. Abbas, M.F. El-Amin, A. Salama, “Effect of thermal dispersion on free convection in a fluid saturated porous medium”, International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 30, pp. 229-236, 2009.
6.T. Basak, S. Roy, D. Ramakrishna, I. Pop, ” Visualization of heat transport due to natural convection for hot materials confined within two entrapped porous triangular cavities via heatline concept”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 53, pp. 2100-2112, 2010.
7.Y. Varol, “Natural convection for hot materials confined within two entrapped porous trapezoidal cavities”, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol 39, pp. 282-290, 2012.
8.S. Bhardwaj, A. Dalal, “Analysis of natural convection heat transfer and entropy generation inside porous right-angled triangular enclosure”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 65, pp. 500-513, 2013.
9.P.A.K. Lam, K.A. Prakash, “A numerical study on natural convection and entropy generation in a porous enclosure with heat sources”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 69, pp. 390-407, 2014.
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