柔性小通道内低雷诺数脉动流阻力特性研究
发布时间：2022-12-06 22:08
换热器作为一种高效的热量交换设备,在暖通、化工、船舶、冶金等领域有着广泛的应用。因此提高换热器的换热效率和减少流体在换热器中的流动阻力是换热器研究的两个亘古不变的话题。目前,针对于换热器的减阻技术主要可以分为主动控制减阻技术和被动控制减阻技术,不需要输入额外能量的柔性壁减阻技术受到了国内外学者的广泛关注,但现在基于仿生学而产生的柔性壁减阻大多应用于轮船、飞机等外流场流动领域,将柔性壁减阻技术应用到换热器这种内流场问题的研究较少。本文将柔性壁减阻技术应用到内流型脉动流中,以三角槽道脉动流作为研究对象,研究了附加柔性壁的小尺度三角槽道（下文统称柔性小通道）低雷诺数脉动流阻力特性。为满足实验要求,首先设计了柔性小通道,并通过四水平五因素正交试验分析获得脉动参数和柔性壁参数对流动阻力特性影响的显著性;其次,基于双向流固耦合的方法,通过COMSOL Multiphysics多物理场耦合仿真软件,数值模拟了柔性小通道内低雷诺数脉动流的阻力变化规律及流动机理。基于此,本文的研究结果如下:（1）从柔性小通道低雷诺数脉动流阻力实验以及四水平五因素正交试验分析可以得出结论:在五个设计因素（脉动流平均雷诺数...
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 减阻技术研究概述
1.3 柔性壁减阻技术研究现状
1.3.1 发展历程概述
1.3.2 实验研究现状
1.3.3 模拟研究现状
1.3.4 研究现状综合分析
1.4 本文研究内容与论文结构安排
1.4.1 主要研究目标
1.4.2 主要研究内容
1.4.3 技术路线
1.4.4 结构安排
第二章 脉动流阻力实验及壁面材料的拉伸试验
2.1 阻力测试系统
2.1.1 脉动流的产生机制及脉动参数控制
2.1.2 测试对象
2.1.3 柔性小通道阻力测量
2.1.4 数据处理方法
2.1.5 实验方案
2.2 柔性壁材料的拉伸试验
2.2.1 试验原理
2.2.2 哑铃状试样
2.2.3 试验仪器
2.2.4 试验过程
2.2.5 试验结果
2.3 小结
第三章 阻力特性影响因素的显著性水平分析
3.1 正交试验概述
3.2 正交表
3.3 四水平五因素正交试验设计
3.3.1 试验因素及其水平的确定
3.3.2 正交试验安排及结果
3.4 极差分析
3.4.1 分析方法
3.4.2 影响分析
3.5 单因素分析
3.6 方差分析
3.6.1 分析方法
3.6.2 影响分析
3.7 小结
第四章 柔性小通道内低雷诺数脉动流双向流固耦合数值实验
4.1 流固耦合概述
4.2 流固耦合数值模拟
4.3 模拟结果及分析
4.3.1 脉动参数对流动阻力特性影响及分析
4.3.2 柔性壁面属性对流动阻力特性影响及分析
4.3.3 柔性壁面应力、柔性壁面变形量与瞬时脉动流速的关系
4.4 阻力因子关联式拟合
4.5 小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简介
2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]板间距对三角槽道脉动流流动阻力的影响[J]. 黄其,斯超,赵创要,钟英杰. 化工学报. 2018(12)
[2]聚氨酯-丙烯酸酯柔性壁的减阻性能[J]. 孙卫红,刘波,晏欣. 高分子材料科学与工程. 2017(09)
[3]仿生功能表面内流减阻测试系统的研制[J]. 田丽梅,王养俊,李子源,商延赓. 吉林大学学报(工学版). 2017(04)
[4]基于双向流固耦合的柔性表面覆盖层减阻性能[J]. 杨兆臣,张怀新. 上海交通大学学报. 2016(08)
[5]Advances of drag-reducing surface technologies in turbulence based on boundary layer control[J]. LUO Yuehao,WANG Liguo,GREEN Lork,SONG Kenan,WANG Liang,SMITH Robert. Journal of Hydrodynamics. 2015(04)
[6]基于PIV测量的柔性壁减阻试验[J]. 顾建农,晏欣,张志宏,赵昕. 舰船科学技术. 2012(11)
[7]DRAG REDUCTION IN A TURBULENT CHANNEL FLOW WITH HYDROPHOBIC WALL[J]. NOURI Nowrouz Mohammad,SEKHAVAT Setareh,MOFIDI Alireza. Journal of Hydrodynamics. 2012(03)
[8]High-precision bio-replication of synthetic drag reduction shark skin[J]. ZHANG DeYuan1*, LI YuanYue1, HAN Xin2, LI Xiang1 ＆ CHEN HuaWei1 1 Bionic and Micro/Nano/Bio Manufacturing Technology Research Center, Beihang University, Beijing 100191, China; 2 School of Agricultural and Food Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China. Chinese Science Bulletin. 2011(09)
[9]聚合物减阻对多相流传热的影响研究[J]. 刘磊,郭秋月,郭新锋,钟主海,樊辉青,周芳德. 工程热物理学报. 2011(03)
[10]柔性管流体输送紊流减阻的力学特征[J]. 蔡书鹏,唐川林,张凤华,杨林. 四川大学学报(工程科学版). 2009(02)
博士论文
[1]超疏水表面的仿生构建[D]. 袁志庆.中南大学 2008
硕士论文
[1]窄通道内脉动流阻力特性及转捩特性研究[D]. 张川.哈尔滨工程大学 2013
[2]流量波动条件下阻力特性实验研究[D]. 刘廷浩.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3711718
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 减阻技术研究概述
1.3 柔性壁减阻技术研究现状
1.3.1 发展历程概述
1.3.2 实验研究现状
1.3.3 模拟研究现状
1.3.4 研究现状综合分析
1.4 本文研究内容与论文结构安排
1.4.1 主要研究目标
1.4.2 主要研究内容
1.4.3 技术路线
1.4.4 结构安排
第二章 脉动流阻力实验及壁面材料的拉伸试验
2.1 阻力测试系统
2.1.1 脉动流的产生机制及脉动参数控制
2.1.2 测试对象
2.1.3 柔性小通道阻力测量
2.1.4 数据处理方法
2.1.5 实验方案
2.2 柔性壁材料的拉伸试验
2.2.1 试验原理
2.2.2 哑铃状试样
2.2.3 试验仪器
2.2.4 试验过程
2.2.5 试验结果
2.3 小结
第三章 阻力特性影响因素的显著性水平分析
3.1 正交试验概述
3.2 正交表
3.3 四水平五因素正交试验设计
3.3.1 试验因素及其水平的确定
3.3.2 正交试验安排及结果
3.4 极差分析
3.4.1 分析方法
3.4.2 影响分析
3.5 单因素分析
3.6 方差分析
3.6.1 分析方法
3.6.2 影响分析
3.7 小结
第四章 柔性小通道内低雷诺数脉动流双向流固耦合数值实验
4.1 流固耦合概述
4.2 流固耦合数值模拟
4.3 模拟结果及分析
4.3.1 脉动参数对流动阻力特性影响及分析
4.3.2 柔性壁面属性对流动阻力特性影响及分析
4.3.3 柔性壁面应力、柔性壁面变形量与瞬时脉动流速的关系
4.4 阻力因子关联式拟合
4.5 小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简介
2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]板间距对三角槽道脉动流流动阻力的影响[J]. 黄其,斯超,赵创要,钟英杰. 化工学报. 2018(12)
[2]聚氨酯-丙烯酸酯柔性壁的减阻性能[J]. 孙卫红,刘波,晏欣. 高分子材料科学与工程. 2017(09)
[3]仿生功能表面内流减阻测试系统的研制[J]. 田丽梅,王养俊,李子源,商延赓. 吉林大学学报(工学版). 2017(04)
[4]基于双向流固耦合的柔性表面覆盖层减阻性能[J]. 杨兆臣,张怀新. 上海交通大学学报. 2016(08)
[5]Advances of drag-reducing surface technologies in turbulence based on boundary layer control[J]. LUO Yuehao,WANG Liguo,GREEN Lork,SONG Kenan,WANG Liang,SMITH Robert. Journal of Hydrodynamics. 2015(04)
[6]基于PIV测量的柔性壁减阻试验[J]. 顾建农,晏欣,张志宏,赵昕. 舰船科学技术. 2012(11)
[7]DRAG REDUCTION IN A TURBULENT CHANNEL FLOW WITH HYDROPHOBIC WALL[J]. NOURI Nowrouz Mohammad,SEKHAVAT Setareh,MOFIDI Alireza. Journal of Hydrodynamics. 2012(03)
[8]High-precision bio-replication of synthetic drag reduction shark skin[J]. ZHANG DeYuan1*, LI YuanYue1, HAN Xin2, LI Xiang1 ＆ CHEN HuaWei1 1 Bionic and Micro/Nano/Bio Manufacturing Technology Research Center, Beihang University, Beijing 100191, China; 2 School of Agricultural and Food Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China. Chinese Science Bulletin. 2011(09)
[9]聚合物减阻对多相流传热的影响研究[J]. 刘磊,郭秋月,郭新锋,钟主海,樊辉青,周芳德. 工程热物理学报. 2011(03)
[10]柔性管流体输送紊流减阻的力学特征[J]. 蔡书鹏,唐川林,张凤华,杨林. 四川大学学报(工程科学版). 2009(02)
博士论文
[1]超疏水表面的仿生构建[D]. 袁志庆.中南大学 2008
硕士论文
[1]窄通道内脉动流阻力特性及转捩特性研究[D]. 张川.哈尔滨工程大学 2013
[2]流量波动条件下阻力特性实验研究[D]. 刘廷浩.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3711718
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3711718.html