垂直平板通道内的太阳辐射下自然对流和混合对流的研究

工程科学与技术，国际期刊33（2022）101073审查有太阳辐射M. Rashevski PhDa， P.斯拉夫切夫协会教授a，M.Stoyanova Assoc.教授Ba力学研究所（保加利亚科学院），Acad。G. 邦切夫街，bl. 保加利亚索非亚b太阳能和新能源中 央 实 验 室 （保加利亚科 学 院），72 Tzarigradsko chaussee Blvd.，保加利亚索菲亚阿提奇莱因福奥文章历史记录：2021年4月1日收到2021年9月25日修订2021年10月23日接受2021年11月30日网上发售保留字：垂直通道粘性液体层流自然对流和混合对流光吸收非均匀热源A B S T R A C T本文对有太阳辐射时垂直平板通道内的自然对流和混合对流进行了解析研究。所考虑的物理问题模拟水的流动和传热室透明的刚性边界暴露在太阳辐射。如近红外和可见光谱中的光吸收的比尔-朗伯定律所描述的，穿过通道的体积热源的强度呈指数下降。假设流动为层流且充分发展。除了动量方程中定义Boussinesq项的密度变化外，液体的性质被认为是恒定的。对于自然对流和混合对流，可以观察到一个，两个或没有反向流动和反向流动的存在条件。通过腔室以及电源出口和散装液体温度的热通量计算的雷诺数在零和500之间的值和水的普朗特数。结果表明，太阳能热源与腔壁加热液体相结合，对流动和传热有明显的影响©2021 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍自上世纪中叶以来，人们一直在研究垂直通道和垂直管内的自然（自由）对流或自然与强制混合对流的传热问题。最早的研究由Ostroumov[1，2]和Ostrach[3，4]发表。Batchelor[5]也考虑了有限长平行平面空腔中的自然对流。Gershuni[6]首先研究了传导状态下两块板之间自由对流的稳定性。后来，格尔舒尼和朱霍维茨基[7]出版了一本书，其中包含他们的科学小组关于自然和混合对流稳定性问题的结果。Aung[8]分析研究了不同温度或通道壁上热通量下充分发展的自然对流。Aung等人[9-12]采用分析和数值方法对管道中的发展流和充分发展的混合对流进行了扩展。在强迫对流的情况下，推导出了出现回流的解析判据。Cheng等人[13]对逆向流动进行了深入的研究*通讯作者。电 子 邮 件 地 址 ： mrashevski@imbm.bas.bg （ M.Rashevski ） ，slavcho@imbm.bas. bg（S. Slavtchev），mayasto@abv.bg（M. Stoyanova）。q卡拉布克大学负责的同行审查在三种可能的壁面热边界条件组合下充分发展的组合对流区。例如，在[9，10，14，15]中报道了垂直光滑和阻塞通道中对流的数值模拟。很少有研究已经发表的自由和混合对流在垂直通道中的体积热源的存在下，由光能。据我们所知，关于由于吸收的光能引起的光吸收对流的第一个结果在Luikov和Berkovsky的书中提出这些作者考虑了具有指数热源的管道中的自然对流，其假设压力梯度为零，他们得到了温度场和速度场的分析解，并给出了在壁温相等时存在对流的实验证据。在[17，18]中分析了在壁温相等时由内部热源引起的平行于平面的对流运动的稳定性。在[19]中探讨了在存在线性依赖于温度的热源/热汇的情况下，具有第三类边界条件的垂直通道中充分发展的混合对流。最近，在浮力和强制对流的兴趣，在热源的存在下，由于太阳辐射已经引起了使用水流建筑立面的收获https://doi.org/10.1016/j.jestch.2021.10.0052215-0986/©2021 Karabuk University.出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestchM. Rashevski，S. Slavtchev和M. 斯托扬诺娃工程科学与技术，国际期刊33（2022）1010732大量的太阳能[20，21]。立面单元在两块透明窗格之间包含一个充满循环水的腔室，循环水从下面进入，从顶部离开。 腔室内的流动通常是层流，并且根据流速，从腔室出口提取一定量的吸收的太阳能热量。通过这种方式，更少的热量被传递到建筑物的内部，显著减少了对冷却能量的需求。关于腔室介质，考虑了[22，23]具有磁性特征的液体或导电液体的然而，在模拟立面建筑技术的情况下，由于可能的电化学腐蚀，导电介质的使用是严格禁止的，事实上在这种系统中仅使用纯水其他有趣的论文提出了适用于不同流动的分析和数值解决方案，包括纳米流体[24，23，25]，熵优化流动[26]，多孔介质中的流动[27，28]，可变粘度流动[28]，具有离散热源的水平通道内的空气流动[29]，或具有驱动侧壁的流动[30，31]，从所研究技术的角度来看，这些流动的实际应用较少。尽管到目前为止投入了大量的研究工作，但大多数处理建筑立面系统水流室的作者都采用能量平衡方法来预测其性能[21，32，33]。然而，这项工作依赖于基于微分方程的数学建模，该微分方程描述了此类建筑系统中发生的最重要的流体它的实用性符合当前欧洲最优先的政策[34]，并描述了一个有前途的面向未来的近零能耗建筑（nZEB）技术的一些关键要素。本文的目的是研究流态和热传递与流率、热源谱和温度边界条件的关系。本研究的主要创新之一是证明了逆流的存在，并推导出了逆流存在的条件。此外，它还研究了流态（例如，自由光吸收或混合对流）对由液体提取的热量的影响，并证明了在这种立面系统中太阳能吸收的潜力2. 问题的提出考虑粘性流体在宽度为d的平行平面垂直通道中的二维定常混合对流（见图1）。①的人。液体以给定的流速q从下方进入通道，并从上方离开通道壁是透明的，并保持在（不同或相等）恒定的温度。到达左壁的太阳辐射被液体吸收，并且热源的强度随着其穿透通道宽度而呈指数下降它由比尔-朗伯定律描述Q <$Q0e-ax;Q01/4coscI0a 1/2这里Q是以W/m3测量的每单位体积的热源功率，Q0是在左壁处的源强度，I0是全局太阳辐照度，c是入射角，a是液体的吸收系数I0、c和a的具体值在4中导出。如图1所示，引入笛卡尔坐标系x和y，y轴与重力方向相反。液体的性质被认为与温度无关，除了密度变化导致在Boussinesq近似下的Navier-Stokes方程的制定Fig. 1. 通道部分。假设完全发展的层流，流速仅具有取决于x的一个非零y分量v（因此，满足连续性方程）。液体T的温度也仅是变量x动量和能量等于-通道中稳定自然对流和强制对流的条件表示为：M. Rashevski，S. Slavtchev和M. 斯托扬诺娃工程科学与技术，国际期刊33（2022）1010733ð ÞDT1/4是¼12：刘伟DDDTM2MN264N2N3N32N3N212N2N2Nþ¼;ð Þ2GrHQX34.2.流动特性DPd2vdpdyldx2×qgbT-T0×;dx¼0;120d2 T Qj0 3dx2qCp式中，p=y=压力，q=密度，l=动力粘度，j=热扩散系数，Cp=比热容，b=热膨胀系数，T0=进入液体的温度可以看出，沿通道的压力梯度是恒定的。方程满足以下边界条件：v ¼ 0;T1/T2;在x¼0;4处v ¼ 0;T1;在x ¼ d;其中T1和T2分别是右壁和左壁的温度这里，我们假设T1>T0，T2PT0，不管哪个壁温更高.的解动力学方程还满足恒定流速条件：从rT到1是线性的由体积热源引起的第二部分的相对重要性取决于参数N和HQ的值，其在下面确定。流体速度11由三部分组成。第一种是Poiffille流，表示给定Reynolds数的强迫对流.另外两项是由于浮力效应，代表通道中的自然对流。第二部分由壁面间的热传导引起，第三部分由热源确定的温度场引起。与强迫对流相比，自由对流的重要性取决于格拉肖夫数、热源参数和光学长度。4. 案例研究和物理参数为了比较物理上合理的结果，有必要估计无量纲参数的范围混合流垂直通道物理问题的研究对流和非均匀热源是由现有的Zdvdx q05个垂直水流室立面，透明刚性边界-具有可变入口和边界的暴露于太阳辐射的白羊座该方程用于求未知的压力梯度。系统2、3和条件4、5可以通过引入坐标~x/4x和y/4y以及标度而以无量纲形式重写。m;q<$m<$2和DT<$T1-T0表示速度、压力和温度，温度这就产生了一个案例研究，它使我们能够确定一个特定的热源和一个特定的传输介质与其固定的物理特性。该算例有助于我们分析不同温度边界条件下的流动本发明的实施例将不限制相同的数学描述的应用。（m/4q-运动粘度）。保持同样的记录-除了温度之外的变量定义为H1/4T-T0，得到以下方程和边界条件：模型与其他相关热源和传输介质。4.1. 体积热源dp d2vdpdy<$dx2×GrH;dx<$0;0.6mmd2H2°HQ e-Nx¼0;107° Cv ¼ 0;H<$r;在x 1/40;水对可见光谱中的辐射相对透明，而对红外辐射相对不透明。其吸收特性在[36]中描述。水的吸收系数a如图所示。 二、使用的热源光谱是ISO 9845-1，1992所述的太阳辐照度I0的标准光谱，如3所示。不v ¼ 0;H ¼ 1;在x1：ð8Þ该数据是标准的空气质量1.5，它没有考虑到考虑表面反射。它被标准化来描述半球辐射在一个面向赤道，37°倾斜的平面上，Z1vdx Re00.2的9 倍。古泰在[33]中使用了类似的方法。以简体中文3考虑到入射角，我们需要乘以所有的值，cos（53°）。这里，rT<$$> T2-T0;Gr<$gbDTd 是Grashof数，Re^q是雷诺数，N¼ad是光学长度，HQ热源参数。3. 解决问题Q0d2qCpjDT入射辐射通量和介质的吸收系数由于吸收系数根据入射光的波长显著变化，假设UV光不穿透边界，我们可以将间隔的其余部分分为可见光（VIS）[400：800 nm]和近可见光（VIS）[400：800 nm]温度场不依赖于流量和方程。7可以独立于Eq。六、它的解被用作求解动力学方程的输入，并且它们的解以以下形式获得：H1-r Txr TH Q1.e-N-1v/4 6Rex-x2GrrT-1 2x3-3x2x2.第二章11-3-612-1红外（NIR）[800：2500 nm]光谱，其包含大部分相关入射太阳通量。当对全局倾斜的值进行积分时，考虑入射角并计算这两个间隔的吸收系数的平均值，我们得到表1所示的结果。尽管可见光谱中的热通量比近红外光谱中的热通量更强，但考虑到水的吸收特性后，可以看出体积热源Q0在近红外区间中更为重要。你好-N-1 6月2日-1月6日1. e-Nx-1βi由于这两个方程都是线性的，因此在解中很容易识别物理特性的不同部分。10的第一部分是由于壁和var之间的热传导0.024米，假设墙壁对可见光和红外光完全透明。表达式10、11中使用的无量纲参数由T/4295 K时的水的性质定义DX根据等式1、体积热源是ð11Þ我们将分析一个典型宽度的垂直水室M. Rashevski，S. Slavtchev和M. 斯托扬诺娃工程科学与技术，国际期刊33（2022）1010734¼2¼¼¼¼¼图二. 水在不同波长下的吸收系数。5. 结果5.1. 温度场表1图三. 不同波长的太阳光谱辐照度。首先考虑温度场。图4分别示出了在相同壁温和DT1 K下由VIS和NIR热源产生的温度分布研究了VIS和NIR的组合效应，但未给出，因为其效应与仅NIR辐射不可区分，因此不会进一步考虑。虽然可见光谱的热源决定了通道内温度的近抛物线变化，但暴露于NIR辐射的水中的温度峰值明显地向照射侧移动。如表1和图2所示，可见光谱中的热源对流动行为的影响较小。在图5温度配置文件10是示N<$52： 3;HQ< $455： 3（对于DT<$1K）和HQ<$91： 1（DT<$5K）热源参数。波长辐射通量吸收系数体积热源三个代表性的rT值分别为0、1和2。在rT 1时，壁温相等。如果rT<$0<$T2<$T0<$，则温差<$T1-T2<$T等于刻度DT，对于k[nm]I0[W/m2]a[1/m]Q0[W/m3]400：800 324 0.6 194电话：021 - 8888888传真：021 - 8888888rT¼2右壁温度T1沪ICP备16004850号-1 的平均值在[37]中给出：m<$9： 57085828ω 10- 7m2/s，j<$1： 44652ω 10-7m2/s，Cp<$4181J/kgK，q<$1002 kg/m3;b<$0： 2275ω 10- 3 K-1。温差选择为DT1K和DT5K三个流动状态进行了研究：纯自然对流（Re0）和混合对流在Re100和Re500。 考虑到流动特性，通道宽度，吸收适当-联系和热源强度，我们可以总结以下无量纲输入参数，如表2所示。表2无中断输入参数。NVIS<$0： 0144/NNIR<$52：296DT¼1 KDT¼5 KHQ（VIS）0.18440.0369HQ（NIR）455.32791.065Gr33681168404见图4。 在室温下VIS（1）和NIR（2）光谱的温度分布 ¼1;DT¼1 K。M. Rashevski，S. Slavtchev和M. 斯托扬诺娃工程科学与技术，国际期刊33（2022）1010735¼¼¼¼¼¼¼- 你好¼¼¼2¼N212-NN2-N3- 12N2N3N212N2N312NN2N3在左壁附近，流体温度最高，并沿着右壁下降。 VIS光谱导致了一个弱得多的和几乎对称的流，沿着壁有两个反向流。图7示出了图1中的速度分布。国家清单报告Gr=33681;H= 455：3的光谱和与图5中相同的rT值。r T的流动特性2类似于r T1所示由于热源和较高的左壁温度的组合作用，流动更强。对于rT0，反向流动为因为右壁的温度高于左壁的温度。在这种情况下，由于来自右壁的热传导而产生的对流使来自热源的流动变小。图7表明，在给定的源功率和温度标度DT下，反向流的形状取决于由rT表示的壁温差。当速度11在x1/4 0处的一阶导数改变其符号时，左壁附近的流动改变其方向。对于rT等于：rT21/4-HQ F22 N NN;图五. r T的温度分布 ¼ 0（1），rT 1/4（2），rT DT时的¼2（3）¼1 K（a），以及DT¼5 K（b）。F12h114 6.126e-Nið12 Þ其他温度，因此T1T2。<该图显示，热源的影响仅在照明壁附近明显，此处流体温度在变化前几乎是线性地贴到另一面墙上。我们还看到，在DT1/45 K的情况下，相应的流体温度比DT1 K时的流体温度小。这意味着右壁温度与来流温度之差的增大减小了源的影响。5.2. 速度场5.2.1. 自由光吸收对流热源对动态场的影响首先在自由对流的情况下进行评估，当没有来自下面的输入流（Re0）。对于具有封闭端部的相当长的通道，物理情况是可能的。由于通道的任何部分中的流速为零，所以流动总是反向的，其中液体的一部分向上流动，其余部分向下流动。图6所在相同的壁温（rT1）下比较了由VIS和NIR热源产生的速度分布。近红外热源产生一个反向流动，液体在该区域上升在左壁的区域中，液体向下流动，持续rTrT2<上升到rT>rT2。当rT从该值减小时，左壁附近的下降流增强，右壁附近的现有下降流减弱。在右壁上，当11在x1处的一阶导数变为零时，流速改变其方向，rT11HQ F1N;F1¼12h1-2-18-.1146e-Ni：13因此，对于rT>rT1，液体在右壁附近向下流动，对于rTrT1，液体向上流动。<在所研究的情况下（DT1K，HQ1455： 3和N152： 3），rT2140：869和rT1140： 835。 很明显，对于来自区间（0.835，0.869）的rT，动力学区域是特征性的。由靠近壁的两个反向流动和在通道的中心部分中向上的流动来实现。该间隔的两个极限值和一个中间值rT1/40： 84的速度剖面为：图中绘制。8.第八条。对于DT<$5 K，HQ<$91： 1，相应的值分别是rT10： 967和rT20： 974。不等式rT1rTrT2可以用量纲形式重写：<rT1时，回流区出现在右壁附近，当rT>rT2时，回流区出现在左壁附近。< 等式rT1rT2对于满足以下条件的特征参数的组合是可能的：在DT<$5K时，rT0<$0：对于可见光谱中的热源，Re0 1/48： 5629，在DT1/41 K时发 现rT01/40： 999959 ，在DT5 K时发 现 r T 01/4 0 ：999991，实际上，在两个温标的rT的速度分布，Re0时VIS和NIR光谱示于图9。它呈现了单向向上流动，其中左壁和右壁上的一阶速度导数均为零。由于水的吸收特性，受到VIS辐射的流动保持更对称，而受到NIR辐射的流动明显向外移动。在下文中，将仅呈现NIR光谱的速度分布 当雷诺数大于Re0; rT2T1。对于r T式11中的第二项是零，强制对流占主导地位。液体只能向上，而在自由对流的情况下，存在反向流动在不同的壁温rT 11对流速有很大的影响 图 12、曲线（1）和（2）对于r T2与r T曲线（3）比较1.一、在相同的壁温下，速度分布既不改变在不同的温度范围内，其形式和大小都不相同。DT¼5 K时速度分布（1）和（2）的形状，DT1 K在形式上没有变化，但其极值的绝对值随着温差的增大而增大。Re1GrHQ1/4 F/N;FN144F 1N-F2N17¼13h2-11h2-N h2.1-612i：Þ注意，乘积Gr：HQ不依赖于温标，并且从17确定Re的值（例如，Re0光的特性。函数F N对于任何N都是正的，并且随着自变量的增加从无穷大减小到零。在的研究情况《中华人民共和国宪法》第455条第3款;第33681条，N<$52 ： 3K;Re0<$7 ： 9495 ，在 DT< $1 K 时， rT0<$rT1<$rT2< $0 ：8519见图9。分别针对VIS和NIR光谱的Re 0 ¼8：5629（1）和Re 0 ¼7：9495（2）的速度分布。M. Rashevski，S. Slavtchev和M. 斯托扬诺娃工程科学与技术，国际期刊33（2022）1010737¼J¼¼¼加热器¼pð0Þð加热器<$QdL2<$L：HQH0ð00UID。流体通过壁之间5.3.2. 电源插座除了本体液体温度之外，最重要的内部物理特性之一是由通道流传递的热量。通过宽度为d且单位长度的矩形横截面向上指向的净功率出口L 在垂直于沟道平面的方向上的1的值被定义为[38]：QωqC LZdvT0T dx19或以无量纲形式由下式表示：QQω热0d：PrZ1v dx20见图10。Re¼100和rT的速度分布(3)在DT1 K时。5.3. 热特性5.3.1. 散装液体温度1/40： 6551（1），rT1/40： 85（2），rT1： 0487其中Pr½m是普朗特数。表4中列出了水的Q热量值（Pr1/46： 62，T0295 K），雷诺数为0和100，以及不同的热条件下的近红外光谱。相应的沿通道的净功率出口Qω热量如表5所示。在自然对流的情况下，相同壁温下的功率出口比不同壁温下的功率出口小得多。当左壁较热时，它是最高的，约为T1/2。混合对于混合对流，无量纲的整体流体温度或通道出口温度定义为：对流，Qω热的值 对于rT1的温度比自然对流的温度高得多。热功率的增加也是R1v dxR 1v dx观察到的rT<$0和rT<$2与自由¼H散装¼0小时0小时R1vdx¼Reð18Þ对流DT5K值明显较高，是由于温差引起的对流增强墙和水之间的空隙（见图）。（12）除了在表3中，示出了Re1/4100、dif 1/4 100和dif 2/4 100的本体温度和rT.表3a中的值如下所示：对于由NIR光照射的通道的情况，它们是com-e。对于没有任何热源的通道，与表3b中的相应值进行比较最后一个案例已经被Aung考虑过[11]。值得注意的是，近红外光源减少了沿右壁在rT0处的流动，因此整体温度低于没有热源的情况。相反，对于rT的另外两个值，热源向上增加总热流，因此本体温度更高。根据表3a，可以计算出尺寸体积tem。在不同的温度条件下。例如，如果收入-壁温相等时的自然对流。5.3.3.热通量和努塞尔数考虑平行六面体中的热平衡，该平行六面体在垂直于通道平面的平面中具有单位横截面，并且高度等于通道宽度。在单位液体体积中从源Q发出的热量通过传导在壁之间传播，并通过垂直方向上的流动进行传递。当壁面温度保持恒定时，它们上有热通量，即，qω1-k。d T和qω1-k。dT;211冷却水温度为T0<$295 K，本体温度为dxx¼d2dxx¼0对于等壁温度，在DT<$1 K时为296.25 K，在DT<$5 K时为300.25 Kperatures。对于rT2 ，相应的值为297.37K，315.20 K。在后一种情况下，最热的出口水的左壁温度为T2<$305 K，右壁温度为T1<$300 K。在¼其中k是热导率。通量之间的差等于通道上的热Zd没有热源，DT5K等于314.35K.这两个结果显示，太阳辐射在液体加热过程中的微弱作用qωH<$Q0e-axdx：22图十一岁 在DT<$1 K时的速度分布，对于rT <$0（11 a），rT 1（11 b），rT 1 2（11 c）和Re 1 0（1），Re 1 0 0（2），.Re¼500（3）.-ÞÞM. Rashevski，S. Slavtchev和M. 斯托扬诺娃工程科学与技术，国际期刊33（2022）1010738D¼¼2¼R-R¼¼-21¼DX x¼见图12。 Re¼ 100;rT的速度分布 <$2和DT<$5 K（1），rT D T1 K和DT1 K(2)rT 1和DT1 K或DT5 K（3）。因此，水平方向的热平衡由无量纲公式表示：表4无源电源插座Q来自Re<$40和Re<$4100通道的热量。关于1/4RT012DT1K（HQ455： 3）0.011430.000440.02208DT¼5 K（HQ¼91：1）0.38168 0.00044 0.43495关于100RT012DT1K（HQ455： 3）DT<$5K（HQ<$91： 1）0.031750.471770.038200.177720.077280.69941表5尺寸电源插座Qωheat 从[W]中Re<$0和Re<$100的水道。关于1/4rT0 1 2DT¼1 K（HQ¼455：3）131.362 5.007 253.823DT<$5K（HQ<$91：1）4388.165 5.008 5000.668关于100q q qH 1-e-N1-2 ¼胡志明市N;NÞ其中通量由kDT缩放。例如，对于NIR，频谱当rT¼1和DT1：q11： 0： 1665;q2：1 - 8 ： 5402 ，qH1/48 ： 7067和对于 DT1/45 ： q1/4 0 ：0333;q2/4 - 1： 7080和qH1/4 1： 7413。对于在rT 1/4和DT1/4处的VIS光谱：q1 1/4 0： 0913;q21/4 - 0： 0918和qH0： 1831。负号代表相反的方向热量流向x轴。在相同的壁温下，根据所研究的不同光谱中介质的吸收特性，热量可以通过两个边界（在VIS光的情况下）或主要通过面向热源方向的边界（在NIR光的情况下）均匀释放确定热通量的大小和方向的温度场如图4所示。边界上的热通量通过Nusselt数表示，Nusselt数定义为它们在方程中的无量纲形式之间的比率21和18：只有当Re>0时，才可能有混合对流。Nus-selt数的符号仅取决于热通量的符号，因为Hbulk总是正数。在左边的热量只损失通过边界的情况下研究（Nu20）。<当左壁面温度等于流体入口温度时，最大绝对值最大。在通道的右侧，热量既可以损失又可以获得。努塞尔数的正值对应于相同壁温（rT1/2）情况下的热损失，或当右侧温度等于平均值rT1/2<$T0/2时。图13a和图13b给出了在近红外光谱中照射的流动的努塞尔数与左右壁雷诺数的相关性，Re值在10和500之间。正如预期的那样，Nu1和Nu2的绝对值随着流速而增加，对于DT5较小。结果表明，在壁温相等时，努塞尔数随雷诺数的变化很小。NuQ1H11型坦克1Hbulk1vHdx0Re和ð24Þ6. 讨论让我们讨论一下动力学和热力学女Q2H100问题的背景下，一个完全透明的门面，DX x¼HbulkvHdx0Re表6给出了Re100的努塞尔数值，这是一种更重要的情况，即水室被近红外光谱的辐射照射。类似于本体温度，努塞尔数的计算为：水箱暴露在太阳辐射下。假设在一个晴朗的日子里，太阳辐射在中午前后的一段时间内没有显著变化还假设内玻璃板的温度在白天保持近似恒定，而外玻璃板的温度随时间变化，在早晨小于内玻璃板的温度表3Re 1/4 100时的H体积比较 。rT0 1 2DT1K 0.9104 1.0954 2.2159DT¼5K 2.7053 1.0191 4.0107(a) H在热源QNIR下的本体。电话：+86-021 - 8888888传真：+86-021 - 8888888电话：+86-21 - 5555555传真：+86-21 - 55555555(b) H无热源下的体积。RT012DT1K（HQ455： 3）DT<$5K（HQ<$91： 1）365.0565423.906439.2382043.213888.5408041.127M. Rashevski，S. Slavtchev和M. 斯托扬诺娃工程科学与技术，国际期刊33（2022）1010739¼¼¼2ðÞ表6在近红外光谱QNIR中，在太阳辐射下Re 1/4100处的努塞尔数Nu1和Nu2。DT¼5K-0.3573DT¼5K-1.0010-1.6760-0.1765（b）左通道壁上的Nu2在中午大约等于它，在下午更大，然后在晚上再次减少因此，在给定的温差DT下，比率rT首先在白天增大，直到下午晚些时候，然后减小。我们可以有条件地接受它在早晨大约是零（当T2¼T0时），在中午大约是1（T2T1）和下午2（T2>T1）。因此，图11 a、11 b和11c所示的rT等于0、1和2且Re100时的速度分布图显示了典型的充分发展的流态，该流态在白天发生在腔室的中间部分。可以看出，第一幅图所示的早晨在中午前后在相同的窗格温度下变成单向的（图11b）。在午后，它再次转向，但流动方向在内部窗格（11c）附近向下。这些流态的净功率输出随流速和温差而增加（表5）。在自然对流（Re 1/40）的情况下，在实际中，在相同的壁温下，不同DT在所有情况下，最大量的热量在下午通过通道传递。7. 结论本文研究了竖直水流通道中有体积热源时的自然对流和混合对流在水流立面室中遇到的物理情况是透明的刚性墙壁暴露在太阳辐射下。在层流充分发展的流动中，通过比尔-朗伯定律来描述穿过通道的热吸收根据Navier-Stokes方程中的Boussinesq近似，除了密度的变化之外，液体的性质保持恒定温度和速度场的分析确定和相应的配置文件以图形方式呈现导出了存在回流的计算公式以及壁面温差的极限值rT1和rT2雷诺数Re 0的极限值是在r T0r T2的特殊情况下获得的，此时壁面速度的一阶导数等于零。对于RePRe0，无论壁温差如何，通道中不可能有一个以上的反向流动。然而，在区间[1/2 r T1;rT2]中，不存在反向流动。对于r T，低于Re0r T1; r T2，可以观察到两个反向沿着墙壁流动。导出了通道内热流密度、功率出口和液体本体温度的计算公式。还计算了两个壁上的努塞尔数。一个固定的物理参数的垂直水室透明的刚性墙暴露在太阳辐射的情况下进行了详细的研究。输入参数包括水和太阳辐照度的吸收系数，这些吸收系数在两个不同的光谱上进行积分：可见光和近红外。 NIR（在rT0=0.8519）和VIS（在rT0=0.99996）光谱的Re0值为：DT1K分别为7.9495和8.5629.计算了不同温差、雷诺数为0和100以及Pr/46：62时通过通道截面的热通量在近红外太阳光谱中。对于10Re 500，努塞尔数和雷诺数之间的相关性<<混合对流中电源插座的值为远高于自然对流的相应值。同样，不同壁温下的电源插座比相同壁温下的电源插座在这个意义上，图13岁 相关性的的Nusseltnumber到的雷诺number为10Re 500用于NIR热源。<

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