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纳米复合相变材料融化传热特性的格子Boltzmann方法研究
  • ISSN号:0253-231X
  • 期刊名称:《工程热物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK124[动力工程及工程热物理—工程热物理;动力工程及工程热物理—热能工程]
  • 作者机构:[1]南京工程学院能源与动力工程学院,江苏南京211167, [2]东南大学能源与环境学院,江苏南京210096
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51206076); 江苏省高校“青蓝工程”资助项目
中文摘要:

基于双分布函数模型方法,建立了一个模拟伴随有液相自然对流的纳米复合相变材料融化传热过程的格子Boltzmann方程模型.其中温度分布函数方程的构建采用直接基于焓方程的方法 ,避免传统方法需要迭代处理源项,提高了计算效率.应用该模型对方腔内纳米流体自然对流传热过程进行模拟,模拟结果与文献结果吻合较好;在此基础上对纳米复合相变材料融化过程进行模拟.结果表明,有效黏度系数的变化对纳米复合相变材料融化传热有着至关重要的影响,偏高的黏度系数可能会抑制纳米流体相变换热过程.此外,在给定的纳米粒子体积份额情况下,区域相变材料融化传热性能随Rayleigh数的增大而增强.

英文摘要:

A lattice Boltzmann equation model is proposed to characterize the melting processes of composite phase change materials(PCMs) inserted with nanoparticle based on the double-distribution-function approach, where natural convection of melted liquid was considered. The temperature distribution function was adopted directly based on enthalpy equation, which avoided treating source term by iteration steps like traditional method and improved the computational efficiency. The natural convection of nanofluid in a cavity was simulated by the present model and the numerical results were consistent with previous solutions. Based on this, lattice Boltzmann simulations were undertaken for the melting of PCMs filled with nannoparticle in a square enclosure. The results indicated that the effective dynamic viscosity has a strong influence on the melting heat transfer characteristics of composite PCMs. Significant difference in the effective dynamic viscosity enhancement estimated from two adopted formulas leads to contradictory results concerning heat transfer efficacy of the composite PCMs, so that the melting heat transfer across the enclosure can be found to be enhanced or mitigated with respect to the base PCMs. In addition, the melting heat transfer of the composite PCMs becomes much stronger with the increasing of the Rayleigh number at the fixed volumetric fraction of nanoparticle.

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期刊信息
  • 《工程热物理学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国工程热物理学会 中国科学院工程热物理研究所
  • 主编:徐建中
  • 地址:北京2706信箱
  • 邮编:100080
  • 邮箱:xb@mail.etp.ac.cn
  • 电话:010-62584937
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-231X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2091/O4
  • 邮发代号:2-185
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21026