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界限内自然对流和辐射的共轭传热摘要对有有限厚度导热墙壁的空腔底部局部加热的对流——辐射换热进行了数值研究。由对流与辐射引起的热交换被视为是外部热交换的决定性部分。研究了诸如格拉晓夫数、瞬时因素、光学厚度、以及固体平壁导热系数（包括诸如流线与温度场的局部热流体规格参数和类似的热源表面上的平均努塞尔数字积分参数特征）的参数影响。关键词：共轭传热，自然对流，辐射，热源，界限文章概要1. 引言2. 问题的声明及解决方法3. 结果和讨论3.1. 格拉晓夫数的影响3.2. 瞬时因素的影响3.3. 光学厚度的影响3.4.导热系数比的影响4. 结论引言对于界限内自然对流的研究已有很多。描述涡结构的形成与演化以及温度场动态的典型热力学模型发生了演变。通过大量的实验结果证实了理论。但实际上，一个流体自然对流和固体热传导干扰的调查，获得了坚实的成功。共轭热传递问题既涉及到建筑热物理和微电子。这些问题有几个解决方案。对二维方形有限空腔墙体内自然对流的热传导作用的效果进行了实验和数值研究，其中空腔具有有限墙电导，空气作为空腔内的流动工质。获得了在环境温度恒定，且在不采取对流热交换的情况下两个壁等温和两个壁绝热的结果。在内部有离散加热器位于有限厚度墙壁的的开放空间内进行了数值研究。离散加热器最佳位置的确定依赖于雷诺数数、墙的热传导性比、腔长宽比和壁的厚度。无论是在一个正方形外壳还是在一个半圆孔中，热流体动力参数壁厚的根本作用皆被揭露。对有限壁厚的有限空间内水对流的紊态瑞利数进行了研究，得到了描述瑞利数的作用和的墙壁导热性的典型的速度场和温度场。本报告的重点是自然对流和辐射的数值模拟在气腔和一个外壳的墙壁热传导热在上腔底部源的存在和对对流辐射热交换假设一个环境。2. 声明的问题及解决方法图1给出本研究项目的几何图形。图 1示意图的问题：1—墙壁; 2—气体; 3 —热源。研究对象是以实心墙为界的有有限厚度和电导率的外壳。其中热源空腔底部保持在恒定的温度。外壳与环境对流-辐射热交换参照外表面即х= 0处，其他外部边界都假定为绝热。假设分析，该实心墙的热物理性能和流体是温度独立的流动层。假设流体是牛顿流体，粘度、导热、散热和颤动假设是有效的。流体运动和传热的腔被假定为三维。热辐射热交换源和墙壁之间是一层厚的光学近似的基础上为蓝本。在该方法中的发光，可考虑像一些连续的光子，即是假设有可能在任何媒介元素以及在分子传导的情况，只有它直接影响到邻近的元素。在这种条件下，辐射能量转移可比喻为扩散转移。图1所考虑的热区是由非稳态三维腔中的气体对流的近似方程组的管辖，其中在能量平衡方程描述辐射是基于近似的基础上确定的方法。非稳态三维能量方程具有非线性边界条件适用于热传导仿真中使用的实心墙。该数学模型是制定了无量纲变量，如矢量势函数，涡度矢量和温度。气体空腔的平均辐射程长沿Ｘ轴的方向被选择作为标度距离。对于方程组无量纲形式维数的减少使用下列相关：基于上述设想，流体的控制方程可写为如下无量纲形式：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) (8) ; (固体壁的能量平衡方程)平衡方程 (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) 和 (8)符合以下初始条件和边界条件。初始条件为 ：除Θ= 1的热源温度，在整个过程Θ(X,Y,Z,0) = 0。边界条件为：（对流与辐射热交换的环境是按照在墙上x = 0时的情况）在剩下的方程（8）隔热外墙设置条件：在流体与固体平行于XZ平面的界面：在流体与固体平行于XY平面的界面：在流体与固体平行于YZ平面的界面：符合相应初始条件和边界条件的平衡方程(1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) 和 (8) 采用有限差分方法解决。不同的条件下测试了解决问题的方法，测试了自然对流和辐射共轭等问题。结果吻合了公布的数据。 结果和讨论边界值问题（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）及（8）已进行了描述对流-辐射传热在外壳的基本模式诸如Gr = 105–107；Pr = 0.7； τλ = 50, 100, ∞； k2,1 = 0.037, 0.0037的无量纲配合物的数值分析。无量纲温度Θe = ?1；Θhs = 1；Θ0 = 0。3.1. 格拉晓夫数的影响图2中显示了层流情况下温度场在τ = 300, Y = 0.3时不同格拉晓夫数的影响。空腔内气体运动流线方向用箭头表示。图2. Y = 0.3, τ = 300, τλ = 50, k2,1 = 0.037: Gr = 105 – а, Gr = 107 – b时的流线Ψ和等温线ΘY = 0.3 且Gr = 105 (图. 2, a)时气体空腔内形成两个对流单元。这些单元位于气体空腔底部的热源和对流-辐射换热的外部边界X=0处。 代表左转气体流