石宏岩，高 亮，张 伟，李鑫阳

（1.中国科学院大学工程科学学院，北京 100049；2.赤峰学院 建筑与机械工程学院，内蒙古 赤峰 024000）

Ra=104时方腔内热圆管自然对流的位置优化

石宏岩1,2，高 亮2，张 伟2，李鑫阳2

（1.中国科学院大学工程科学学院，北京 100049；2.赤峰学院 建筑与机械工程学院，内蒙古 赤峰 024000）

本文采用计算流体力学（CFD）的模拟方法，计算了单个热圆管在方腔内自然对流的换热过程.在瑞利数Ra=104，普朗特数Pr=0.7070时，对于圆管在竖直轴（Y轴）不同的位置分别得到了稳态温度场及流线场，同时进行了相关的物理分析.准确地给出了热圆管的平均努塞尔数Nu随着Y轴位置变化的经验公式，进而可以直接的计算出自然对流换热系数，在X/D=a-7时出现最大的Nu，可以知道方腔内热圆管换热的最佳位置，同时也可以为工业应用提供优化的参考价值.

自然对流；瑞利数；努塞尔数；数值模拟

自然对流是一种在热能转换与传递过程中常见的对流换热方式，是由流体中的浮力引起的，没有受迫速度[1].浮力是与密度成比例的物体力作用在有密度梯度的流体上而产生的，流体的密度与温度有关，通常会随着温度的升高而降低，当重力作用在有温度梯度的流体上时，就会发生自然对流换热[2].自然对流独特的物理起因和换热特性，再加上其流动过程中不需要外力做功，相比于强迫对流更具有经济性，使自然对流换热长期以来一直是传热学研究的重点、热点之一[2,3].大部分对流换热需要解决的问题是找……