浓度分层液体受热翻滚过程实验研究

发布时间：2023-08-06 12:16

　　分层液体的失稳现象广泛存在于很多领域内,如海洋中环流分布和热传输、金属合金凝固过程、晶体生长过程和液化气体储罐内部翻滚等。其本质是液体在热/组分浮力作用下的双扩散自然对流。对其进行研究可以有效预防工业生产中失稳带来的危害。现阶段,尚不明确在初始浮力比等参数影响下,分层系统失稳过程的详细特征。本文通过分层实验研究分层系统失稳演化过程,通过改变分层系统的壁面热通量、层间初始质量分数差等实验条件,对实验过程中的失稳流动形态改变、温度变化和超压现象进行分析,总结失稳过程中的分界面迁移、失稳发生时下层溶液的能量积累和压力阶跃规律。进一步揭示无量纲参数初始浮力比R_ρ在分层系统失稳过程中的重要作用。主要工作如下:(1)搭建可视化的实验平台,配置NaCl溶液构造分层系统。可视化容器壁面处安装有加热片来模拟外界环境漏热,通过交流变压器调节热通量。配备热电偶和压力传感器采集温度/压力数据、摄像机采集流动形态变化。(2)保持底部热通量恒定,改变侧壁热通量和层间初始质量分数差,分析分层系统在不同初始条件下失稳流动形态转变、分层界面迁移和分层系统稳定性等变化规律。结果表明其受到外界漏热和层...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 实验研究
        1.2.2 模拟研究
    1.3 本文主要工作内容
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 实验装置和过程
    2.1 实验流程
    2.2 可视化实验容器
    2.3 数据采集系统
    2.4 实验条件
3 分层系统失稳演化过程研究
    3.1 失稳流动形态
        3.1.1 层间质量分数差对失稳流动形态变化的影响
        3.1.2 外界漏热对失稳流动形态变化的影响
        3.1.3 初始浮力比对失稳流动形态变化的影响
    3.2 分界面迁移速度
        3.2.1 层间质量分数差和外界漏热的影响
        3.2.2 初始浮力比对分界面迁移速度变化趋势转变的影响
    3.3 分层系统的临界稳定性分析
        3.3.1 临界稳定特征分析
        3.3.2 初始浮力比分层系统临界稳定性的影响
    3.4 本章小结
4 分层系统失稳过程温度响应研究
    4.1 分层系统失稳过程中的温度变化特征分析
    4.2 初始浮力比对系统失稳时能量积累的影响
    4.3 本章小结
5 分层系统失稳过程中超压现象的研究
    5.1 压力阶跃特征分析
    5.2 压力阶跃的影响因素
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3839403