檭檭檭檭檭殐研究论文复杂几何结构腔体内冷水自然对流传热数值模拟胡宇鹏１，莫东鸣１，２，李友荣１（１重庆大学动力工程学院低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室，重庆４０００４４；２重庆工业职业技术学院机械工程学院，重庆４０１１２摘要：利用有限容积法对复杂几何结构异形腔体内具有密度极值的冷水自然对流传热进行了一系列数值模拟，获得了多种异形腔体内不同密度倒置参数和Ｒａｙｌｅｉｇｈ数下的流场和温度场、壁面局部和平均Ｎｕｓｓｅｌｔ数等的变化规律。结果表明：密度倒置参数对流场结构、壁面局部Ｎｕｓｓｅｌｔ数分布和平均Ｎｕｓｓｅｌｔ数影响较大；径深比较小时，流动较强，随着径深比的增大，流动减弱；相同条件下，改变外壁面几何结构，封闭腔体内温度场、流场及壁面传热特性都有不同程度的变化。关键词：自然对流；密度极值；传热；几何结构；数值模拟中图分类号：ＴＫ１２４文献标志码：Ａ文章编号：０４３８—１１５７（２０１４）Ｓ１—０６６—０７ＮａｔｕｒａｌｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｎｅａｒｉｔｓｄｅｎｓｉｔｙｍａｘｉｍｕｍｉｎｃａｖｉｔｙｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｇｅｏｍｅｔｒｙｓＨＵＹｕｐｅｎｇ１，ＭＯＤｏｎｇｍｉｎｇ１，２，ＬＩＹｏｕｒｏｎｇ１（１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＬｏｗ－ｇｒａｄｅＥｎｅｒｇｙＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄＳｙｓｔｅｍｓｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ；Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｅｒｉｅｓｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｎｎａｔｕｒａｌｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｎｅａｒｉｔｓｄｅｎｓｉｔｙｍａｘｉｍｕｍｉｎａｃａｖｉｔｙｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｇｅｏｍｅｔｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｕｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｖｏｌｕｍｅｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅｆｌｏｗａｎｄｔｈｅｒｍａｌｆｉｅｌｄｓａｎｄｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｌａｗｏｆｌｏｃａｌａｎｄａｖｅｒａｇｅＮｕｓｓｅｌｔｏｎｔｈｅｗａｌｌｗｉｔｈｔｈｅＲａｙｌｅｉｇｈｎｕｍｂｅｒａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｅｎｓｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｏｎｔｈｅｆｌｏｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｔｈｅｆｌｏｗｉｎｔｅｎｓｉｔｙｂｅｃｏｍｅｓｗｅａｋｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｃｏｎｄ业生产过程中，例如核反应堆、蓄热蓄冷装置、太阳能集热器、电子设备的冷却等。近几十年来，关于封闭腔体内自然对流传热的研究主要集中于水平引言封闭腔体内的自然对流传热广泛存在于各种工２０１４－０１－２０收到初稿，２０１４－０１－３０收到修改稿。联系人：李友荣。第一作者：胡宇鹏（１９８７—），男，博士研究生。基金项目：国家自然科学基金项目（５０９７６１２９）。Ｒｅｃｅｉｖｅｄｄａｔｅ：２０１４－０１－２０．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＬＩＹｏｕｒｏｎｇ，ｌｉｙｏｕｒｏｎｇ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｔｅｍ：ｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（５０９７６１２９）．檭檭殐檭檭殐·６７·第Ｓ１期胡宇鹏等：复杂几何结构腔体内冷水自然对流传热数值模拟环缝和矩形腔体内［１－３］。随着工业生产中具有复杂几何结构的异形腔体的应用日渐增多，异形腔体内的自然对流也吸引了众多学者的关注。目前，关于满足Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ假设的常规流体在异形腔体内的自然对流研究主要集中在内壁或外壁为椭圆形［４－５］、矩形［...