非结构化网格中层流流动传热的数值解与精确解比较

"该文章是首发论文，主要讨论了充分发展层流流动传热的精确和数值解，作者包括张敏、许彬等，来自南京理工大学动力工程学院。文中运用有限容积法在非结构化网格中解决通道内的层流流动传热问题，并通过与精确解的比较验证了计算结果的准确性。" 在充分发展层流流动传热的研究中，关键在于流动速度边界层和温度场热边界层都达到充分发展的状态。通常，首先要确保速度边界层的发展。本文采用了基元有限容积方法，结合非结构化网格，来处理恒热流边界条件下的传热问题，即计算平均努谢尔数。这一方法展示了经典流体传热学的理论应用。 能量方程在充分发展层流情况下的简化形式，表明所有温度变量沿z轴的线性变化率是常数。对于恒定热流边界条件，能量平衡方程可以用来确定温度变化。动量方程则转化为无量纲坐标形式，便于分析。 无量纲坐标X，Y，R以及无量纲温度Θ的定义，使得问题更易于处理。平均努谢尔数和平均无量纲液膜温度是衡量流动传热性能的重要参数，它们可以通过特定的尺寸和流动特性来定义。 文章提供了三个不同形状通道的数值分析算例，这些实例有助于进一步理解层流流动传热在不同几何条件下的行为。通过与已知的精确解进行比较，计算结果显示出良好的一致性，这验证了所采用的数值方法的有效性和所编写的程序的可靠性。 该研究为层流流动传热的数值模拟提供了一种实用的方法，对于工程应用和理论研究具有重要的参考价值。它不仅深化了对层流流动传热现象的理解，也为解决更复杂流动问题提供了基础。