可以对加热管道中的流体流动使用不可压缩流动近似吗?

计算科学 流体动力学 数值分析
2021-12-07 02:10:54

我想知道对加热管道中的流体流动使用不可压缩流动近似是否合理。之前的一个问题(不可压缩流的定义)似乎集中在自然对流传热上。它似乎不适用于强制对流问题,即流体在具有加热壁的管道中移动时被加热?在这种情况下,温度会随着时间的推移而增加(非稳态),因此流体的密度会发生变化,在我的太阳能热系统的情况下,这个加热时间可以是几个小时,温度可以在 80 到 250° 之间变化C。

我正在创建的模型是一个运行时数值模型,它必须足够快才能达到这个目的,所以我现在正在做的是对每个时间步长使用不可压缩的流动微分方程(假设密度是恒定的)然后得到解后修改密度。我不确定这是否真的可以。

1个回答

它取决于温度范围和流体的热膨胀系数。如果将气体从 300K 加热到 1000K,则不能将其视为不可压缩气体,但是如果将水从 20C 加热到 80C,则密度变化是如此之小,以至于您可以将流体视为不可压缩(即使密度变化当然驱动对流——这会导致 Boussinesq 近似)。