混合对流广泛存在于自然界和工业领域中,例如化学气相沉积,电子设备冷却,海水淡化装置和板式换热器等。对通道内层流混合对流的研究,有利于对换热器和材料制备过程进行合理设计和改良。在混合对流中,水平方向的强制对流和与浮力或Marangoni力作用下的自然对流共同影响着流体的流动。本文以有限容积法为基础,运用FLUENT软件对矩形通道中的层流混合对流进行了数值模拟研究,采用的模型为矩形水平通道,分别讨论了封闭通道和开放通道中流体的内部流动,其中,封闭通道的底面为定温加热壁面,上表面为定温冷却壁面,而开放通道的底面为定温加热壁面,上表面为与空气接触的自由表面。文中无量纲数的范围为:10≤Re≤20,5000≤Ra≤32600,10≤Bi≤30,250≤Ma≤2000。首先分析了封闭通道内纵向流卷形成的两种机制:第一种由侧壁效应引起,流卷从侧壁附近向通道中心逐渐形成;第二种由侧壁效应和较大的浮升力共同引起,所有流卷几乎同时出现在通道内部。其次讨论了影响流动的参数,包括Re数、Ra数、通道宽深比和通道侧壁温度对封闭通道内流体流型和传热的影响。然后研究了开放通道内纵向流卷的形态和形成的机理,以及与封闭通道情况下的区别。最后讨论了Re数,Bi数,Ma数等无量纲数的变化对开放通道内流体流型和传热的影响。