沟槽结构对Taylor-Couette-Poiseuille流动传热特性影响的研究

发布时间：2021-01-29 21:08

　　Taylor-Couette-Poiseuille流动在核主泵、数控机床等装置中有着广泛的应用,掌握环隙结构参数和轴向流动对Taylor-Couette-Poiseuille流场转捩及其传热过程的影响机理是解决众多实际问题的关键。本文先是通过模拟计算得到不同的湍流模型内流场和温度分布,并对比计算结果与实验结果以择优选择出湍流模型,随后进行网格无关性验证,紧接着便对Taylor-Couette-Poiseuille流动及其传热性能在改变环隙结构参数和轴向流动速度条件下的变化规律展开了研究。本文的结果分析包括对流体整体的分析,同时还有针对内圆柱附近流体、环隙中间位置流体及不同径向位置流体等局部位置流体的分析。通过对计算结果的分析,最终在等温工况下得到了相关变量对流场分布情况的影响以及在非等温工况下得到了相关变量对流场分布情况和温度分布情况的影响规律,具体结果如下:1)等温工况下,轴向流动的存在增大了泰勒涡的轴向尺寸,同时加剧了泰勒涡对的不稳定性;改变旋转雷诺数的值对流体流场分布影响最明显,在旋转雷诺数值增大的过程中,流动各个方向的速度值以及内圆柱附近流体切向应力值均明显增大。2)非等温工况... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

屏蔽式核主泵[2]

图 2.2 模拟模型示意图 2.2 是本数值模拟所用的模型，内圆筒半径 ri=33mm。外圆筒m，环隙的宽度（d）等于 7mm，模型沿轴方向的长度 L=336mm，=0.875，纵横比Г=48，沟槽个数分别为6-12，沟槽宽度分别为2.5mm-格质量对准确地进行数值模拟有着直接的影响。计算的精度随着网逐渐增大，但同时相应的计算时间和成本也随着网格数量的增加而理地划分网格对数值计算有着关键性作用。在此前的研究过程中，经针对不同的模型尝试过了网格无关性验证。在此过程中，νΩrd(d/r)Ta0.5ii 数 Pr 诺数 Re UD/ a (

图 2.3 沟槽的网格示意图析湍流流态时，径向方向上从内圆柱不断向外以分为壁面区域和主流区域，前者的流体温算模拟过程中，其边界层网格划分的质量尤上网格划分区域要超过实际边界层区域；2)定的值，此数值 y+的计算公式为： uyy 指代流体密度； u 用来指代壁面摩擦速度；壁面之间的距离； 用来指代动力粘性系数zable k- 模型和 y+=12~60[55]被选用。边界层

【参考文献】：
期刊论文
[1]带轴向流动的泰勒涡反应器数值模拟研究[J]. 岳汉,牟军杰,石艳,林海波.  广州化学. 2017(03)
[2]压水堆主泵飞轮周围间隙流中泰勒涡传热特性的数值研究[J]. 罗宇辰,刘应征,陈汉平.  原子能科学技术. 2014(03)
[3]Couette-Taylor-Poiseuille流的数值模拟[J]. 袁艳平,吉洪湖,杜雁霞,徐亮.  润滑与密封. 2006(03)
[4]有轴向通流的双旋转轴间流动换热的数值模拟[J]. 付德斌,丁水汀,徐国强,陶智.  北京航空航天大学学报. 2003(08)

硕士论文
[1]沟槽结构参数对湍流Taylor-Couette流动及其换热特性影响的研究[D]. 丁仕成.江苏大学 2018
[2]沟槽尺寸对环隙内流动及其传热特性影响的研究[D]. 朱鹣.江苏大学 2016



本文编号：3007612