二维双层半透明介质辐射导热耦合：有限体积法模拟

"有限体积法求解二维双层半透明介质辐射-导热耦合传热，金子程，路义萍，夏新林。本文基于有限体积法的OpenFOAM库，开发了一种用于解决双层半透明介质中辐射与导热耦合传热问题的计算程序。" 这篇论文主要探讨了如何运用有限体积法（Finite Volume Method, FVM）来解决二维空间内的双层半透明介质中的辐射和导热耦合传热现象。有限体积法是一种流行且有效的数值方法，广泛应用于流体动力学和传热学等领域，因为它能够精确地处理复杂的几何形状和非均匀性。 OpenFOAM是一个开源的C++程序库，专门用于计算流体动力学（CFD）问题，其灵活性和可扩展性使得开发特定问题的计算程序成为可能。在论文中，作者金子程、路义萍和夏新林利用OpenFOAM构建了一个计算模型，用于模拟双层半透明介质中辐射和导热的相互作用。 论文的重点在于研究不同折射率对耦合传热特性的影响。折射率是衡量光在不同介质中传播速度的重要物理量，它影响光的反射、折射和吸收，从而影响热辐射的传递。通过改变双层介质的折射率，作者发现： 1. 当高温侧介质的折射率ni大于低温侧nj时，温度在复合层内部的扩散深度会比ni小于nj的情况更深。这意味着折射率的差异会影响热量的分布和传输效率。 2. 如果ni保持不变，nj增大，高温侧介质的温度变化不明显，但低温侧介质的温度显著降低。这表明nj的变化主要影响低温侧的传热。 3. 当ni增大，nj保持不变时，高温侧介质的温度扩散深度增加，而低温侧介质靠近界面处的温度上升，远离界面处的温度变化不明显。这揭示了折射率ni的增加如何影响两侧介质的温度分布。 这些研究结果对于理解和优化涉及辐射和导热耦合的系统，如太阳能集热器、光学材料、热管理设备等，具有重要的理论和实际意义。关键词包括耦合传热、半透明介质、复合层和有限体积法，表明该研究关注的是跨学科的热能转换和传输问题。中图分类号TK124则将该论文归类于热力工程的技术与设备领域。