《表2 不同Ra数下圆柱表面和左侧壁面平均Nu数表》

  提示：宽带有限、当前游客访问压缩模式

本系列图表出处文件名：随高清版一同展现

《耦合表面张力的封闭腔体内管外自然对流传热特性》

1. 获取 高清版本忘记账户？点击这里登录

1. 下载图表忘记账户？点击这里登录

在给定表面张力大小σ=0.076302N/mm （Oh=0.122）情况下，不同瑞利数对方腔内的流动和换热影响的等温线和流函数如图11和图12所示。从图中可以看出，在低瑞利数下（Ra=103），表面张力的大小和浮升力的数值大小近似相等，导致方腔中在这两种力的作用下发生剧烈的扰动，温度场表现为出现4个近似对称的高温聚集区，流场出现由加热圆柱到方腔边界两层逐渐减弱的对称漩涡。随着瑞利数的不断增加，浮升力所占比重逐渐升高，导致表面张力的影响逐渐减弱，自然对流的特征愈加明显，当瑞利数逐渐提高到106，此时表面张力的影响只出现在加热圆附近，其他区域明显出现自然对流的特征。显然，当瑞利数继续增大几个数量级之后，表面张力的影响几乎可以忽略，此时以自然对流特征为主导。图13和表2给出了不同瑞利数下的左侧壁面Nu数和加热圆柱壁面平均Nu数之间的对比情况，加热圆柱壁面的局部Nu数和平均Nu数分别按照式(4）和式（5）计算。当未加表面张力时，自然对流的换热系数随瑞利数的增大而增大；当加入表面张力时，由图13可知，在瑞利数为104时，壁面Nu数峰值和加热圆柱壁面平均Nu数（表2）却比103低，这是由于在瑞利数为103时，表面张力和浮升力相当，导致方腔内的扰动加剧，进而导致换热效率增强。因而在瑞利数Ra不起主导作用时，表面张力的影响不能忽略，由表面张力的影响导致瑞利数Ra为104时的壁面Nu数峰值反而小于瑞利数103时。当瑞利数逐渐增大时，此时的换热规律由自然对流主导，符合自然对流的换热规律。