关于幂律流体流动或换热的研究在近十几年逐渐兴起，主要有理论分析、实验模拟和数值模拟三种方法，而伴随着CFD软件的不断发展提升，数值模拟由于其简便快捷的优势逐渐成为了主流的研究方法。由于湍流时流体流动特征的复杂多变、难以预估，在大多数的幂流流体研究中多采用层流模型，在这方面国内外学者在不同方面都进行了研究实验。79494

由于圆管在几何形状上十分简便、存在层流解析解并在实际工程实例中十分常见，成为了研究验证的最常见算例模型。Poole[2]等人运用FLUENT研究了幂律流体在圆管中的充分发展长度，文中还对幂律流体在圆管中流动的雷诺数公式进行了修正。Lundberg[3]等研究了在同心环管中完全发展层流的换热性质，并给出了不同条件下的平均努赛尔数，作为衡量换热的指标。

国内关于幂律流体的研究起步较晚，因此相对落后于世界水平。黄善波，李兆敏[4]在研究幂律流体在管内流动的温度分布及换热性质时采用了较少见的理论分析的方法。他们结合了幂律流体的本构方程、动量方程和能量方程，建立了幂律流体的对流换热控制方程组，在边界恒热流和恒温的情况下进行分析求解，获得了两种不同边界条件下无量纲换热系数的表达式，对换热效果采用表达式的形式直观表现出来。论文网

尹玉真[5]使用FLUENT数值模拟了幂律流体在多孔介质中的流动，研究了其流动及换热的特性，探究了幂律指数、间隙大小、颗粒数量等条件对换热的影响，其利用CFD软件使用的流固耦合法大大的提高了数值模拟的精确性。相类似的，罗红[6]以这样的方法研究了幂律流体在圆柱绕流时的流动及换热性质，文中主要对比了牛顿流体与幂律流体在相同的条件下的异同，而缺少了具体的数值对比。

在关于封闭系统内流动传热以及自然对流传热上，相关的研究较多且较完善。曾和义，郭赟[7]等研究了液态金属钠在封闭方腔内的自然对流换热特性，采用的方法是数值模拟，并且其模型的建立与本文最基础的模型基本一致，具有一定的参考价值。李世武和熊莉芳[8]等研究了采用FLUENT商业软件对封闭方腔自然对流进行模拟的可行性，将实验结果和模拟结果进行了对比，发现FLUENT商业软件是解决此问题的有效方法，并且此方法不仅可得到其结果，而且还能利用它研究换热规律。

在众多的文献中，AnujKumar[9]等的研究与本次毕设关联性最强，其主要研究了幂律流体在一嵌有钝体的圆柱管道中流动时的传热性质。由于其在低雷诺数下进行数值模拟，在研究时将模型近似的看为了两平行板间的流动。经简化后的模型便于建模且由此产生的误差在接受范围内，实验结论表明传热的强弱与流体的幂律指数具有很大的关系，也与阻塞比（即内置钝体与墙体特征长度之比）有关。

由这些研究文献可以看出，对于幂律流体的研究还有很大的进步空间，并且在研究过程中，由于限定条件不同，最后的结果也会有不同。对于幂律流体在不同流通环境中的不同性质的研究是一个长久的工程，需要有大量的研究时间和更为进步适宜的研究方式。本文中系统内的换热主要是以导热的形式存在，主要分析温度的分布以及温度梯度，研究雷诺数、尺寸等因素对换热系数的影响。对比幂律流体与牛顿流体在相同条件下的换热特征及流动特征的区别，讨论研究幂律流体的优点及缺陷，引申其在工业生产及日常生活中如何应用。