加热棒加热的封闭空间温度场仿真

唐 鹏，张春富，杨昊宇

（1.江苏大学电气信息工程学院，江苏 镇江 212013；2.盐城工学院 电气工程学院，江苏 盐城 224000）

0 引言

双金属膜片在加热达到一定温度时会发生跳变，但由于其制作材料、厚度与加工装配误差等原因，膜片跳变温度不一致，需对其进行跳变温度检测。因此，本文设计了一款温升装置，通过加热棒加热空气，利用产生的热辐射和热对流对膜片进行加热。由于加热箱内同时加热的膜片较多，而温度传感器只能精确测出一个点的温度，因此需对加热箱的温度场进行数值分析，得到加热箱的温度分布云图。

目前，国内外许多学者都对封闭空间的对流传热问题进行了研究［1-5］，如Xie 等［6］描述了多孔腔体内有关自然对流的问题；Akash 等［7］利用有限容积法解决了多空腔体内的对流扩散问题；Saied 等［8］利用有限容积法对受热壁面温度变换封闭空间的自然对流进行数值模拟；Roy 等［9］对壁面非均匀加热边界的方腔内自然对流传热进行了数值模拟。

许多学者对封闭空间的温度场进行仿真时都采用宏观上的数值模拟方法，利用有限元等方法求解N-S 方程。这几种方法都是将流体变量表示为域中各个节点的值，通过逼近域求解微分方程。但这几种方法需要考虑数值的稳定性及模型的复杂程度，不适用于本文模型。格子玻尔兹曼（Lattice Boltzmann Method，LBM）是近年来发展起来的一种介观模拟方法，将微观粒子的动力学与宏观的流体规律相结合，具有能处理复杂的加热结构及计算结果准确等优点［10-15］。……