空腔内自然对流仿真分析：方法与结果解读

参考资料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual

算例说明

本案例介绍了空腔内自然对流的湍流流动。两个垂直墙保持在不同的温度，而水平墙壁是绝热的。

计算域：2.18m X 0.0762m

物质属性：密度选择Boussinesq假设，比热为1005J/kg-K，粘度1.81e-05kg/m-s，摩尔数为28.966

边界条件：低温墙壁温度为288.25 K，高温墙壁温度为307.85 K，上下墙壁为绝热条件

网格划分

采用矩形网格，网格数量为24300

注意：这里在上下方各设置长度为0.05m的固体域

计算设置

本次计算为稳态湍流计算，考虑重力影响。

• 物质属性
  

计算空腔内流体物质为空气，设置它的密度、比热、粘性等参数

设置上下两侧固体域物质为硬橡胶

• 湍流模型

选择雷诺应力湍流模型

• 能量方程

激活能量方程

• 边界条件
  

设置左右两侧高、低温墙壁的温度

设置上下两侧壁面为绝热条件

设置流体域与固体域之间的墙壁边界参数

• 设置求解方法和松弛因子

计算结果

• 计算域温度场云图

• 计算域速度场云图

• 计算值与实验值对比

y=0.109m位置处竖直速度值对比图

y=0.109m位置处温度值对比图

参考文献

P.L. Betts, I.H. Bokhari. "Experiments on turbulent natural convection in an enclosed tall cavity". International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 21, pp. 675-683, 2000