中文摘要：

部分填充多孔介质腔体的流动和传热具有广泛的应用背景，其中多孔介质与流体交界面处的流体动力学特性对复合腔体的传热有重要影响。本项目以介观与宏观相结合的多尺度研究思路，采用理论分析、数值模拟和实验研究等方法，探讨交界面的应力滑移和热滑移及其对复合腔体内自然对流传热的影响规律。介观上采用Ｘ射线计算机断层扫描成像技术测量交界面区域多孔介质孔隙率的分布，结合格子玻尔兹曼方法研究界面区域的孔隙率与渗透率的变化,探析结构特性及流体物性和流动状态对界面滑移效应的影响。宏观上采用有限元方法，辅以交界面的弱约束处理，求解复合腔体内流体流动和传热的数学模型，着重探讨界面滑移效应对复合腔体内流动和传热的影响机理。建立多孔介质复合腔体实验台，采用粒子成像测速和平面激光诱导荧光测温技术相结合，测量复合腔体内的流场和温度场。通过实验与数值模拟结果的相互验证，正确认识界面滑移效应及其对复合腔体流动和传热的影响规律。

结论摘要：

部分填充多孔介质腔体内的流动和传热具有广泛的应用背景，其中多孔介质与流体交界面处的流体动力学特性对复合腔体的换热有重要影响。本项目以介观与宏观相结合的多尺度研究思路，采用理论分析、数值模拟和实验研究方法，重点探讨交界面处应力滑移和热滑移及其对复合腔体内自然对流传热的影响规律。从微观、介观和宏观尺度下对部分填充多孔介质复合腔体内的流动与传热进行理论分析，采用体积平均法建立了介观尺度下的自然对流传热数学模型，在特定尺度因子限定下获得了宏观数学模型，进而推导出了宏观尺度下界面处的应力滑移条件。采用X-射线计算机断层扫描成像技术（X-CT）测试分析多种实际多孔介质介观结构，着重关注了边缘处孔隙分布特点，通过分析处理X-CT图片，获得了多孔介质的结构特征。采用格子波尔兹曼方法（LBM）对介观尺度下的多孔介质的流动和传热进行分析求解，获得了多孔介质孔隙内部流体流动和传热的基本规律。采用有限元方法对宏观尺度下的数学模型进行求解，重点关注流体空间与多孔介质交界面区域的流动及传热，分析了不同滑移效应对界面处及整个腔体内自然对流传热的影响。采用粒子成像测速技术（PIV）实验测试了部分填充多孔介质复合腔体内的流场分布，利用三维打印技术构建可用于实验测试的多孔介质，详细分析了交界面处的速度变化，实验获得了交界面处的应力滑移及速度滑移系数，并通过实验与数值模拟相互验证，揭示了界面滑移效应及其对复合腔体内流动和传热的影响规律。