建立三维非稳态数值模型对中低雷诺数下三维后向台阶不同宽高比的流动与传热特性进行了数值模拟研究.采用有限容积法对控制方程进行空间离散,模拟出三维后向台阶内流场及温度场.结果表明,数值模拟结果与先前的实验结果具有较好的一致性.随着宽高比AR不断地增大,最大时均努赛尔数值不断增大且之间的差值越小,同时最大时均努赛尔数在x方向位置不断向台阶下游移动,在z方向位置几乎保持不变.当雷诺数Re=1100,宽高比AR=8时,底面传热得到强化;宽高比AR=4时,底面传热效果较差.

为研究低雷诺数下后向台阶的流动与传热特性，建立三维稳态后向台阶的数值模型。采用Fluent设定控制方程和边界条件，模拟出三维后向台阶的流场和温度场。结果表明：当雷诺数Re一定时，台阶底面中心处的Nu由初始值快速到达峰值，再从峰值迅速减小，随着距离台阶越远，Nu值不断减小并趋于平缓；由于受到侧壁的影响，二维底面和三维底面中心处的努赛尔数峰值的差值会随着雷诺数的增加而增大。同时，三维模拟底面中心上的再附着长度会随着雷诺数的增加大于二维模拟的结果；三维台阶底面的再附着点的连线呈抛物线状，顶面的会出现对称的漩涡，侧壁的流动很不规则，三维台阶中心面处的流动具有二维特性；三维台阶底面的努赛尔数的最大值不是出现在中心线处，而是分布在两个侧壁的附近。