机载喷雾冷却特性的实验研究与数值模拟

发布时间：2017-07-20 13:27

  本文关键词：机载喷雾冷却特性的实验研究与数值模拟

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【摘要】：随着机载电子设备性能的不断提高,高热流密度环境下的冷却散热问题显得尤为突出。对于机载激光武器,在满足快速散热的基础上,还应考虑换热表面温度的均匀性。喷雾冷却作为一种新型高效换热技术,具有热阻低、传热温差小、表面温度均匀性好、单位质量工质换热量大等优点,是机载高热流密度环境下最具前景的冷却方式之一。本文针对机载激光武器和大功率电子设备的冷却问题,设计并构建了高热流密度环境下的喷雾冷却实验系统,通过实验和数值模拟的方法对喷雾冷却特性进行了研究分析,主要内容包括:(1)搭建了喷雾冷却实验台,分别研究了喷嘴高度、喷雾流量、换热表面结构以及工质添加剂对喷雾冷却特性的影响,分析了上述因素对换热性能的影响规律,对喷雾冷却技术应用于机载电子设备散热具有一定的指导意义。(2)基于单喷嘴实验工况,利用数值模拟的方法分别研究了喷嘴高度、喷雾流量、重力加速度对喷雾流动特性的影响,获得了不同工况下液滴粒径、液膜生成率、液膜高度及流动速度分布的变化规律,为进一步改善喷雾流动特性指明了优化方向。(3)利用数值模拟方法比较了单喷嘴与双喷嘴情况下的喷雾流动特性,计算结果表明,采用双喷嘴喷雾冷却时液滴粒径小,且液膜高度与流动速度分布均匀,同时分析了喷嘴间距对液膜流动特性的影响,为开展双喷嘴实验研究提供指导。
【关键词】：喷雾冷却 机载 高热流密度 数值模拟 液膜
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V243
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 研究背景12
• 1.2 几种高效换热技术12-13
• 1.3 国内外研究现状13-19
• 1.3.1 喷雾冷却换热机理13-15
• 1.3.2 喷雾冷却影响因素15-18
• 1.3.3 雾化特性数值研究18-19
• 1.4 本文主要研究内容19-21
• 第二章 喷雾冷却实验系统设计21-31
• 2.1 实验装置21-28
• 2.1.1 供液系统22-23
• 2.1.2 喷雾系统23-25
• 2.1.3 加热系统25-26
• 2.1.4 数据采集系统26-28
• 2.2 实验方法28-30
• 2.2.1 实验方案与步骤28-29
• 2.2.2 实验数据处理29
• 2.2.3 实验误差分析29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 喷雾冷却特性与影响因素研究31-43
• 3.1 喷嘴压力与流量的变化关系31-32
• 3.2 喷嘴高度对换热特性的影响32-34
• 3.3 喷雾流量对换热特性的影响34-36
• 3.4 换热表面结构对换热特性的影响36-40
• 3.5 工质添加剂对换热特性的影响40-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第四章 喷雾冷却数值模拟研究43-64
• 4.1 物理模型43-44
• 4.2 数值模型44-48
• 4.2.1 连续相模型44-45
• 4.2.2 离散项模型45-47
• 4.2.3 离散相与连续相的耦合计算47-48
• 4.3 边界条件的设定48-49
• 4.4 模拟结果分析49-63
• 4.4.1 单喷嘴工况下喷雾流动特性分析49-58
• 4.4.2 双喷嘴工况下喷雾流动特性分析58-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 总结64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文71

【参考文献】

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本文编号：568288