内圆柱旋转的Taylor-Couette系统中冷水热对流的数值模拟

在内圆柱旋转的具有径向温度梯度的竖直环形腔中对10⁴≤Ra≤10⁶,Re≤150范围内不同密度倒置参数下冷水的热对流开展三维数值模拟研究。环形腔的内外半径比η=0.5,高宽比Γ=8。研究结果表明,在离心力和浮力的共同作用下冷水系统中产生了丰富的三维流态,且与常规Oberbeck-Boussinesq流体的流动特征有明显差异。此外,旋转系统中离心作用导致的流态转变能够显著增强腔体中部的局部传热,进而极大地提高系统整体传热性能。在较高转速条件下,Ra的增加有时会导致系统传热性能呈现非单调变化趋势。