非线性对流换热的研究及其工程应用

该课题研究了以下对流换热问题中的非线性问题：

1. 顶部送风的方腔内混合对流换热
2. 方腔内竖直平板自然对流换热
3. 圆内开缝圆环自然对流换热
4. 底部加热流体层自然对流换热
5. 横掠管束周期性充分发展对流换热
6. 矩形槽通道内对流换热

通过数值模拟，获得了上述理论模型在各种几何和物理条件下的流场和温度场，以及流动和换热的特性和规律。根据获得的数值结果，分析了这些模型中的非线性特征。

分析结果表明，当问题的特性参数在某些取值范围时，随特性参数变化，这些模型中流动和换热会发生分岔，从原来的稳态变为非稳态的周期性振荡和非周期振荡，进入所谓的混沌状态，并且流动和换热还可能分岔为多个解。本课题给出了一些特定条件下上述模型中发生分岔的临界值。

本课题的研究还表明，数值计算预测出来的解的振荡是物理上的振荡。对于横掠管束对流换热问题，由数值结果提取了关联维数、奇怪吸引子和Lyapunov指数等非线性特征值。

此外，本课题的研究结果还应用于实际问题，获得了两项专利。从对流换热的角度，揭示了在确定性系统中发生的看似不确定的物理现象，加深了对客观世界的认知程度和对对流换热物理本质的认识，是传热学理论研究的进展，体现了本课题的理论价值。

该课题研究了顶部送风的方腔内混合对流换热、方腔内竖直平板自然对流换热、圆内开缝圆环自然对流换热、底部加热流体层自然对流换热、横掠管束周期性充分发展对流换热以及矩形槽通道内对流换热问题中存在的非线性问题。通过数值模拟，获得了上述理论模型在各种几何和物理条件下的流场和温度场以及流动和换热的特性和规律，并根据获得的数值结果，分析了这些模型中的非线性特征。分析结果表明，当问题的特性参数在某些取值范围时，随特性参数变化这些模型中流动和换热会发生分岔，从原来的稳态变为非稳态的周期性振荡和非周期振荡，进入所谓的混沌状态，并且流动和换热还可能分岔为多个解。本课题给出了在一些特定条件下上述模型中发生分岔的临界值。本课题的研究还表明，数值计算预测出来的解的振荡是物理上的振荡。对于横掠管束对流换热问题，由数值结果提取了关联维数、奇怪吸引子和Lyapunov指数等非线性特征值。此外，还将本课题研究结果应用于实际问题，获得了两项专利。本课题从对流换热的角度，揭示了在确定性系统中发生的看似不确定的物理现象，这加深了对客观世界的认知程度和对对流换热物理本质的认识，是传热学理论研究的进展，体现了本课题的理论价值。