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摘要随着各种各样非牛顿流体在现代生活中更加广泛的应用，有许多学者开始致力于对其进行研究。本文通过运用非结构化网格对偏心圆环管的二文截面进行网格划分，运用了有限体积法对扩散方程的扩散项进行离散，运用基元中心法对表观粘度进行离散.同时对在稳态下的充分发展层流在三种不同形状明槽流中的速度场进行计算，将其解析解与数值解进行对比，从而验证程序的适用性。通过运用幂律模型分别对剪切稀化流和剪切稠化流的流动（速度场）以及传热（温度场）进行了三种对比情况下的数值计算，并且分析出结论。最后将等温摩擦系数fRe与努赛尔数Nu的值与已知文献中的结果进行对比，从而确定分析结论的正确性。27096
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关键词 非牛顿流体 非结构化网格 有限体积法 偏心圆环管 充分发展层流
毕业设计说明书外文摘要
Title Numerical calculation of non-Newtonian fluid thermal environment in
the eccentric tubes
Abstract
As various non-Newtonian fluids being applied to everyday life，many scholars start to study them. In this paper, first we used unstructured mesh to pide the two dimensional section of eccentric annular tube by grid, dispersed the diffusion terms of the diffusion equation through finite volume method, and dispersed the apparent viscosity through cell-based method. Then, by calculating the velocity field of steady laminar flow in three different shapes of open channel, we compared the numerical solutions with analytic solutions and testified our program’s applicability. Also, by introducing the power law model, we compared shear thinning flow and the shear thickening flow and had drew conclusions through calculating their flow (velocity field) and heat transfer (temperature field) in three different cases. Finally, we compared Nusselt number (Nu) from references with the isothermal friction coefficient ( ), and proved our conclusions correct.
Keywords Non-Newtonian fluid, Unstructured mesh, finite volume method, eccentric annular tube, fully developed laminar flow
目 次
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 本课题研究意义 2
1.3 国内外研究现状 3
1.4 本文研究内容 5
2 牛顿流体充分发展层流的控制方程与离散 6
2.1 计算域的介绍 6
2.2 控制方程的离散 7
2.2.1 非结构化网格的生成 7
2.2.2 扩散项的离散 8
2.2.3表观粘性系数的离散 11
2.3 初始条件与边界条件的介绍 13
2.3.1初始条件 13
2.3.2边界条件 13
2.4 计算程序结构的介绍 14
3 程序适用性的验证 16
3.1 无量纲参数的介绍 16
3.2 程序的验证 17
3.3 本章小结 22
4 偏心圆环关非牛顿流体流动与传热的数值计算 22
4.1 有关非牛顿流体流动的问题描述 22
4.1.1 剪切稀化流的流动 24
4.1.2 剪切稠化流的流动 30
4.1.3 小结 34
4.2 有关非牛顿流体传热的问题描述 34
4.2.1 剪切稀化流的传热 36
4.2.2 剪切稠化流的传热 40
4.2.3 小结 44