流体流动和传热广泛地存在于自然界之中,并在工程界中有着非常广泛的应用,因此受到了学术界的广泛关注。而通常流体和传热相互耦合,使得流体流动和传热相互影响,相互制约,导致热对流的机制变得复杂,至今仍然有许多基础性的对流传热问题尚未被清晰的认识。本篇论文基于流体传热的基本理论以及借助COMSOL软件工具,对于流体传热中的若干基础性问题进行了数值研究。相应的发现了若干有趣的传热特性,得到的主要研究成果如下:(1)研究了含高普朗特数(0.707 ≤Pr≤104)流体的侧加热腔体的传热特性。腔体的平均努塞尔数Nu在不同瑞利数Ra下,随着宽高比AR(=L/H)的变化,会呈现出两种截然不同的传热特性:随着AR的增大,在较大的Ra下,呈现出“Z”字型的传热特性——Nu先减小再增大然后再次减小的传热特征;在较小的Ra下,则呈现出单调递减的传热特性;并获得了腔体传热特性Nu依赖Ra和AR变化的相图。从定量上解释了Nu依赖AR变化是因为热对流与热传导相互竞争的结果。此外,还得出了当普朗特数Pr ≥ 7.07时,腔体的传热特性与Pr无关的结论。(2)与高普朗特数流体相对应,研究了含低普朗特数(Pr≈0.025)流体的侧加热腔体的传热特性,腔体的时空平均努塞尔数Nuavg在瑞利数Ra = 106时,随着宽高比AR的变化,会呈现出与高普朗特数流体截然不同的传热特性,即随着AR的增大,呈现出“台阶”状的传热特性。并解释了Nuavg随着AR变化呈现出“台阶”状变化,除了是因为热对流与热传导相互竞争之外,还与腔体内涡旋的数目有关。此外,还得出了局域传热Nu(y)峰值的运动轨迹的有无周期性,以及周期轨道的多少可以作为衡量体系稳定性的重要标准的结论。(3)对于不同普朗特数(0.025 ≤Pr≤10000)流体流过不同倾斜角的低温平板时,瞬时传热速率(q)与对流传热系数(h)存在着三个典型的特征区域,即递增区、峰值区和递减区,三个区域构成一个驼峰的形状。在递增区,q随着h的增大而递增;在峰值区,q随着h的增大呈现出极大值峰;在递减区,q随着h的增大而反常的递减。最后,从理论上解释了 q随着h变化所产生的三个特征区域背后的传热机制。(4)通常当我们对一个系统进行加热时,整个系统的平均温度将会上升直到达到一个稳定状态不再上升。但是,对于一个系统在加热过程中,整个系统的平均温度并不总是单调递增,在极少数情况下,在上升的过程中也会出现反常的下降行为。为此我们研究了一个密闭腔体的瞬态加热过程,在特定条件下,整个系统的平均温度在上升的过程中的某个时间段会出现反常的降温行为。这个降温过程跟系统的涡旋相互作用所产生的“方向选择性传热层”有关,“方向选择性传热层”致使系统分成了两个温度显著不同的区域。本篇论文研究发现了若干流体传热中有趣的基础传热特性,并解释了这些传热特性背后的物理机制,使人们能够更进一步的认识自然规律和指导工程实际的应用。