流体脉动强化对流换热的数值模拟

发布时间：2017-04-20 05:04

  本文关键词：流体脉动强化对流换热的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于科技的发展和能源的短缺,强化换热技术受到越来越多人的重视,而利用流体脉动强化传热的方法由于有着独特的优点,受到越来越多人的注意。国内外很多文献通过实验和数值计算的方法证明了脉动流体能够实现强化换热。 本文运用FLUENT6.0 软件,数值模拟了管内层流和湍流状态的流体在恒壁温的情况下,当流动入口速度为周期性变化时的流动与换热情况。分析了不同工质、不同的脉动频率和振幅对流动与换热的影响,并通过对截面上的速度分布进行了分析,以解释各种现象形成的机理,以期为实验和实际应用提供一定的指导。主要得出以下结论: 1、脉动对换热的影响: 在湍流情况下:换热强化比E (k)随频率的增大先是逐渐增大,然后逐渐降低,最后趋近于某一渐进值;随着无因次振幅的增大逐渐增大;对于不同工质,频率对换热效果的影响趋势基本相同,但是对应的最佳频率不同,并且最后的渐进值也不同。 在层流情况下,E (k)随频率的增大逐渐增大,值得注意的是在频率较低时会有弱化换热的情况;随着无因次振幅的增大先是逐渐下降然后逐渐增大,在无因次振幅较低时,会弱化换热;对于不同工质,频率对换热效果的影响趋势基本相同,但是强化换热对应的频率范围不同,并且强化的效果也不同。 2、脉动对流动的影响: 在湍流情况下,沿程阻力系数增加比E (λ)随着频率的增大先是迅速增大,然后逐渐降低,最后逐渐升高趋近于某一渐进值;随着无因次振幅的增大先是逐渐下降,然后逐渐增大,当无因次振幅较低时,沿程阻力系数会低于无脉动时的沿程阻力系数,当无因次振幅较高时,沿程阻力系数高于无脉动时的沿程阻力系数;对于不同工质,频率对沿程阻力系数的影响趋势基本相同,但所对应的频率不同,并且最后的渐进值也不同。 在层流情况下, E (λ)随着频率的增大逐渐速增大;随着无因次振幅的增大先是逐渐增大,然后逐渐下降,最后又逐渐增大;对于不同工质,频率对沿程阻力系数的影响趋势基本相同,但是所对应的频率不同。 3、脉动对换热器的性能指标的影响: 在湍流情况下,换热器的性能指标E 随着频率的增大先是逐渐降低,然后逐渐增大,再逐渐降低,并且存在一定的频率范围,使得E 0;随着无因次振幅的增大逐渐增大,然后逐渐降低;对于不同工质,频率对性能指标E 的影响趋势基本相
【关键词】：流体脉动 数值模拟 层流 湍流 强化传热 沿程阻力系数 性能 回流
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TK124
【目录】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-10
• 主要符号表10-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 引言12-13
• 1.2 强化传热问题概述13-17
• 1.2.1 强化传热的意义13-14
• 1.2.2 强化传热的途径14-15
• 1.2.3 强化传热技术的分类15-16
• 1.2.4 强化传热性能的评价准则16-17
• 1.3 流体脉动强化换热技术17-19
• 1.3.1 国外研究现状17-18
• 1.3.2 国内研究现状18-19
• 1.4 流体脉动强化对流与换热的数值解法19-23
• 1.4.1 计算流体动力学概述19-20
• 1.4.2 CFD 商业软件20-21
• 1.4.3 FLUENT 软件介绍21-22
• 1.4.4 流体脉动强化对流与换热的国内外研究现状22-23
• 1.5 本课题的研究目的和内容23-24
• 2 管内流体脉动强化对流换热的数值模拟24-35
• 2.1 几何模型的建立及网格生成24-26
• 2.1.1 几何模型的建立24
• 2.1.2 网格的生成24-26
• 2.2 物理模型及相关假设26-27
• 2.3 数学模型27-28
• 2.3.1 控制方程27
• 2.3.2 边界条件27-28
• 2.4 FLUENT 数值求解28-35
• 2.4.1 启动合适的解算器28
• 2.4.2 输入网格和检查网格28
• 2.4.3 选择解的格式28-29
• 2.4.4 定义基本模型和流体物性29
• 2.4.5 定义边界条件29-31
• 2.4.6 控制方程的离散及设定亚松弛因子31
• 2.4.7 流场初始化31
• 2.4.8 迭代计算31-35
• 3 数值计算结果与分析35-49
• 3.1 程序可靠性验证36
• 3.1.1 湍流情况36
• 3.1.2 层流情况36
• 3.2 流体脉动对换热系数的影响36-38
• 3.2.1 湍流情况下流体脉动对换热系数的影响36-37
• 3.2.2 层流情况下脉动流体对换热系数的影响37-38
• 3.2 流体脉动对沿程阻力系数的影响38-40
• 3.2.1 湍流情况下脉动流体对沿程阻力系数的影响38-39
• 3.2.2 层流情况下脉动流体对沿程阻力系数的影响39-40
• 3.3 有流体脉动时换热器的性能指标40-42
• 3.3.1 湍流情况下有流体脉动时换热器的性能指标40-41
• 3.3.2 层流情况下有流体脉动时换热器的性能指标41-42
• 3.4 本章小结42-49
• 4 脉动流体的速度分布49-59
• 4.1 脉动对壁面摩擦系数的影响49-50
• 4.2 脉动对速度分布的影响50-51
• 4.3 流体脉动对换热和流动产生影响的机理分析51-52
• 4.4 本章小结52-59
• 5 结论与展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 附录65-66
• 独创性声明66
• 学位论文版权使用授权书66

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 路慧霞;马晓建;赵凌;;脉动流动强化传热的研究进展[J];节能技术;2008年02期

2 郑小涛;徐成;喻九阳;刘利军;林纬;;脉动流下热交换圆管抑垢实验研究[J];石油化工设备;2013年02期

3 李思文;李华;杨臧健;任建莉;钟英杰;;光管内湍流脉动传热影响因素的实验研究[J];浙江工业大学学报;2013年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘建;纵向涡发生器应用于热管翅片散热器传热与流动特性研究[D];山东大学;2011年

2 王飞;Helmoholtz型无阀自激脉动燃烧器弯尾管传热特性的实验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

3 李华;脉动流强化传热规律实验研究[D];浙江工业大学;2007年

4 窦兴华;LNG沉浸式汽化器流动传热过程数值模拟[D];大连理工大学;2007年

5 郭瑞;原表面通道结构型式对流动及换热性能影响的研究[D];太原理工大学;2008年

6 刘晓兵;酒窝板强化换热的数值模拟[D];西安科技大学;2008年

7 王希影;圆管脉动流动与换热的数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2007年

8 李宝兴;脉动流中振动圆管外对流换热的数值分析及实验研究[D];山东大学;2010年

9 苏婷;新型强化传热技术及其强化机理的数值模拟研究[D];南昌大学;2010年

10 刘郴;800MN模锻压机管道振动特性分析[D];重庆大学;2012年

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本文编号：317927