辐射热效应下竖直环空瞬态自然对流的数值分析

本文主要探讨了"论文研究 - 热辐射环空中的瞬态自然对流"这一主题，该研究深入分析了瞬态完全发展下的自然对流与垂直环形空间内热辐射之间的动态交互作用。在物理模型中，研究者采用罗斯eland逼近来刻画能量方程中的辐射热通量，这是一种在辐射传输理论中常见的近似方法，它简化了辐射对复杂流动问题的处理，使得非线性问题得以简化。 由于辐射效应的存在，构建的数学模型具有高度非线性特征，这增加了问题的复杂性和解决难度。研究者采取了隐式有限差分法来求解这个瞬态模型，这种方法在数值计算中被广泛应用，因为它能够处理复杂的边界条件和非线性关系，确保了结果的稳定性和精度。 为了验证数值解的正确性，作者还利用摄动级数方法得到了能量和动量方程的稳态解作为基准，这是通过在非稳态解中引入微扰参数并逐阶展开来实现的。这种比较有助于评估数值模拟的可靠性，并提供了解决问题的不同视角。 研究的焦点在于分析内圆柱体外表面和外圆柱体内表面的皮肤摩擦力（skin friction）和努塞尔数（Nusselt number），这两个参数是衡量流动阻力和热量传递效率的重要指标。通过这些数值结果，研究者揭示了问题中涉及的关键控制参数，如温度梯度、重力、几何尺寸等，如何影响自然对流的强度和热辐射的分布，从而影响整个系统的行为和性能。 选取的图形结果集提供了对问题动态行为的直观展示，通过可视化的方式，清晰地展示了不同参数组合下对流动模式和能量转移的影响，这对于理解实际工程中的类似热对流问题具有重要的参考价值。这篇论文结合了理论分析与数值模拟，深化了我们对热辐射环境中瞬态自然对流的理解，对于能源、环境和工程领域的设计优化具有重要的实践意义。