3 幂律指数对传热的影响 11

3 。 1 幂律流体的选取和模型的建立 11

3 。 2 网格无关性验证 12

3 。 3 幂律指数对传热的影响 13

3 。 4 本章小结 17

4 边 界条 件对 传 热的 影响 19

4。1 换热壁面温差对传热的影响 19

4。2 长宽比对传热的影响 20

4。3 本章小结 22

5 腔体内钝体对传热的影响 23

5。1 柱体截面形状对传热的影响 23

5。2 阻塞比对传热的影响 24

5。3 本章小结 25

结论 26

致谢 27

参考文献 28

本科毕业设计说明书 Ⅱ

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1 绪论

1。1 研究背景及意义

在流体力学中我们学到流体内部切应力公式可表示如下：

但是这种切应力与剪切速率成线性相关的流体在实际生活中是很少见的。对于不满足这 一公式的流体我们称之为非牛顿流体，而本文所研究的幂律流体就是最常见的一种非牛顿流 体，是指符合下式（也是幂律流体的本构方程）流变规律的流体：

即切应力与剪切速率成幂律关系的流体，其中 K 为幂律系数，n 为幂律指数。由于在日 常生活及工业生产中的广泛存在，研究其各项特征就具有了重要的实际意义。

在国内外的已有研究中，由于幂律流体控制方程的严重非线性，实验耗时过长[1]，对于 幂律流体特性的研究相对还是少数，而其中对于封闭系统的流动及换热研究就更是稀少。然 而，封闭系统内的幂律流体换热研究对于核反应堆安全设计、原油开采、运输、加工等方面 具有很重要的实际意义，使用牛顿流体进行类比研究会产生很大的误差，难以在实际中运用 结论。因此，本课题的研究显得十分重要，在运用到自然对流及幂律流体的实际生产活动中 具有一定的借鉴指导作用，也是此类研究的入门内容。

1。2 国内外研究现状

1。3 本文的主要工作

本文基于 FLUENT 运用数值模拟法对封闭系统内的幂律流体进行模拟分析，通过改变流体流动参数及腔体边界条件讨论其对传热的影响。 主要研究工作如下：

(1) 查找幂律流体相关知识，了解幂律流体的特殊性质，对其本构方程进行理解及研究；

(2) 使用 Gambit 建立基础模型（二维），并采用适宜的方式进行网格划分；