以盾构工作空间和建筑空间热环境控制及太阳能热烟囱发电、锅炉干排渣通风冷却等为背景,通过数值模拟和实验,研究和揭示了具有离散内部固体热源和各种几何结构的导热对流及表面辐射耦合的开口空间中的自然对流和混合对流换热模型中流动和换热的特性和规律及其中存在的振荡、分岔和混沌等非线性特性。针对研究模型给出了开口空间、耦合的导热和对流及表面辐射、内部固体热源等的数值处理方法。通过研究降膜流动和蒸发冷却问题,对密闭式冷却塔进行了改进。研究结表明,当几何结构和几何参数,Rayleigh数、Reynolds数、Prandtl数等物理参数变化时,在有通风的开口空间中,流动和换热受自然对流和强制对流两种机制的作用,表现出了各种不同的流动和传热特性和规律,在有关几何和物理参数满足一定条件时,流动和换热会发生振荡和分岔并发展为混沌。在自然对流和强制对流机制共同作用下,有时会强化某种物理特征,但有时也会使某种物理现象消失。本课题的研究加深了对混合对流流动和换热物理本质和规律的认识,揭示了在确定性系统中发生的看似不确定或貌似随机的物理现象,丰富了传热学理论和对客观世界的认知,并为实际工程的热环境控制建立了理论基础。
英文主题词shield tunneling;thermal environment ; numerical simulation; heat transfer, flow