如图4.2（a）和（b）所示为考虑热力效应动量源项和不考虑热力效应动量源项的温度云图。由图4.2（a）可知，考虑热力效应动量源项后，空腔内同时出现了空气的热传递和自然对流，因此，空腔内温度的等值线变化趋势是非线性的。由图4.2（b）可知，由于没有考虑空气密度随着温度的变化而变化，在空腔中仅仅发生了热传递，空腔中的空气物理特性是各向同性均匀分布的，因此，其温度等值线变化趋势为线性的，表明空间内是纯粹的热传递过程。

如图4.3（a）和（b）所示为考虑热力效应动量源项和不考虑热力效应动量源项后的风速云图。如图4.4（a）和（b）所示为考虑热力效应动量源项和不考虑热力效应动量源项后的流线图。由从图4.3（a）可知，由于热力效应引起的自然对流风速最大达到了0.24 m/s，由图4.4（a）可知，此时空腔内的流动趋势为绕空腔进行逆时针流动，即靠近低温壁面的冷空气下沉，靠近高温壁面的热空气上浮。由图4.3（b）和图4.4（b）可知，不考虑热力效应动量源项时空腔内的风速为0.00 m/s，没有发生空气的流动。

图4.2　温度云图（单位：K）

图4.3　风速云图（单位：m/s）

计算区域总高H=2.16 m，为分析不同高度处温度和风速沿横向的变化情况，分别选取Y/H=0.05，Y/H=0.5和Y/H=0.95这3个位置处的数据进行分析，并将FLUENT的计算结果与P.L.Betts的实测结果进行对比。

如图4.5所示为不同高度处的温度数值计算和参考文献中试验结果的对比。可知，在FLUENT中，考虑热力效应和不考虑热力效应的计算结果差异明显。不考虑热力效应时，温度沿横向是线性变化的，该结果与P.L.Betts的实测结果差异明显。但考虑热力效应后，不同位置处的计算结果与P.L.Betts的实测结果是一致的。如图4.6所示为不同高度处的风速变化。同样可知，FLUENT中考虑热力效应和不考虑热力效应的计算结果明显不同。不考虑热力效应时，风速为0.00 m/s；考虑热力效应后，不同位置处的计算结果与P.L.Betts的实测结果较为接近。(www.daowen.com)

图4.4　流线图

图4.5　不同高度处温度

在FLUENT中，采用添加由热力效应引起的动量源项可较好地模拟因温度改变引起的自然对流现象。大渡河大桥位于川西北地区，太阳辐射强，海拔高差较大，已有的现场实测数据表明因太阳辐射和海拔高程差引起的温度差异明显。因此，后续分析中将按照添加动量源项的方式对大渡河大桥桥址区因太阳辐射和海拔高程差等各种热力效应引起的自然对流进行数值模拟分析。

图4.6　不同高度处风速