辐射驱动热对流中热漂移的形成与特性模拟

来源：上海理工大学学报杂志2026年第2期北京时间：

作者：周秋凤，周瑞睿，杨安文，李凌

单位：上海理工大学 能源与动力工程学院，上海200093,上海理工大学 能源与动力工程学院，上海200093,上海理工大学 能源与动力工程学院，上海200093,上海理工大学 能源与动力工程学院，上海200093

摘要：在非均匀加热自然对流系统中，通过合理配置非平直壁面可诱发净水平流动，即热漂移，从而实现对流调控。体积式太阳能集热器中的传热过程主要由非均匀聚光辐射驱动的热对流主导。为探明辐射驱动热对流系统中热漂移的形成条件及其关键控制参数的影响规律，以期为体积式太阳能集热器的传热调控提供理论依据，采用有限体积法开展数值模拟。研究发现：辐射驱动热对流系统中，热漂移的形成源于下壁面的净水平分压力。当非平直下壁面与非均匀入射辐射之间相位差为0或$ ext{π} $时，净水平分压力接近0，流函数对称，没有产生热漂移；其他相位差的情形下，净水平分压力不为0时，产生热漂移。此外，热漂移强度随相位差呈正弦变化，随下壁面振幅与入射辐射振幅增加而增加，随下壁面波数及流体高度先增后减。当瑞利数满足103≤Ra≤1010时，热漂移强度随瑞利数增加而增加，但其增长速率发生了两次转变，由Ra变化至Ra0.6，再至Ra0.37。

关键词：热辐射;热对流;热漂移;相位差

基金资助：国家自然科学基金资助项目（52206103，52476156）；上海市青年科技英才扬帆计划资助项目（21YF1430400）