突加入隔板之密閉空間內自然對流熱傳分析

Abstract

本文以SIMPLE-R探討一密閉空間內暫態自然對流的熱傳機構。在t=O,左壁面有一均勻 的等熱通量 傳入密閉空間內, 右壁面為低溫壁面溫度Tc, 而密閉空間內之流體為已 達穩定流動狀態。暫態開始 (t>O), 左壁面之熱源 突然被除去, 且壁面溫度下降至 和右低溫壁面溫度相同, 並在同時, 上方絕熱壁面的中央有一隔板以速度Vp向下前進 , 而當隔板前進至 Y=0.5後即停止。此種由於熱邊界的改變及隔板的突然加入, 造成 內部流體發展成另一種新的流動型態。隨著時間的增加, 流體之流動逐漸衰減, 終至 靜止不動。 為瞭解暫態過程中, Raylcigh數對熱傳機構的影響, 文中分別對於以熱傳導機構為主 的Ra=10 情形和以對流機構為主的Ra=10 情形加以詳細探討。隔板的性質則分為兩部 份說明: Part I: 完全透熱; Part II:絕熱。隔板速度(Vp)則以25和零兩種來解析因 隔板運動所造成內部流體的改變。結果發現, 不管在何種情況下, 因在自然驅動力 ( 浮力的主導下, 由隔板處分為左右二渦流, 隨著時間的增加, 而逐漸地對稱直至流體 靜止不動。由於隔板的阻擋作用, 除初期右方渦流傳熱給左方渦流外, 大部份暫態過 程是左方渦流傳熱給右方渦流。此外, 對於各時刻左右壁面的局部紐塞數分佈, 流場 , 溫度分佈的變化亦加以詳細的探討。