《表1 模拟边界条件：边界条件对颗粒–流体对流传热的影响》

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《边界条件对颗粒–流体对流传热的影响》

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本研究参考实验为常压流动，流体温度为293.15K，铝球温度为303.15 K。当流体与固体接触时，靠近固体壁面的流体温度会小幅度上升，但最大变化范围为293.15～303.15 K。T=293.15 K时，?f=1.185 kg/m3；T=303.15 K时，?f=1.134 kg/m3，密度变化范围为4.3%。考虑到密度变化范围较小，因此将流体密度设置为293.15 K时的密度，即?f=1.185 kg/m3。温度范围变化很小，考虑到铝球为致密固体，且无相变和反应发生，铝球密度和导热系数均取293.15 K时的值。对比研究三种边界条件下的流固传热现象，分别为等温边界Tw（Constant Wall Temperature，CWT）、等热流量边界qw（Uniform Heat Flux，UHF）及流固耦合边界couple（Fluid–Solid Coupled，FSC）。等温边界条件设置颗粒壁面温度Tw=303.15 K；等热流量边界条件下颗粒壁面热流量qw=（Tw–T）kf/dp，流固耦合边界求解时无需给定温度或热通量。边界条件的设置如表1所示，铝球和空气的物性参数如表2所示。底部为速度入口，均匀通入空气，空气温度为固定值293.15 K，空气速度由雷诺数决定；顶部为压力出口，出口压力为大气压，出口温度与进口温度一致，均为293.15 K。实验中铝球加热后温度为303.15 K，与空气的温差为10 K，因此FSC和CWT边界条件下球的初始温度设为303.15 K，球体表面为无滑移条件，容器壁面设为无滑移条件，温度为293.15 K。