粗糙边界下Rayleigh-Bénard对流中温度及局部热耗散率的脉动分析

发布时间：2021-04-23 16:57

　　热对流现象广泛存在于大气环流、地幔对流等远离热平衡的非平衡开放性系统中,Rayleigh-Benard对流（RBC）就是研究自然界非平衡开放性系统中热对流现象的典型模型。前人关于Rayleigh-Benard对流系统的研究多集中在光滑边界,但在自然界的实际对流中几乎不存在绝对光滑的边界条件,因此在粗糙边界下Rayleigh-Benard对流的研究对于自然对流和实际工程中的传热十分重要。根据前人在光滑边界下的研究结果,边界层厚度不超过2 mm,本实验通过在光滑边界上加工底面边长与高度均为h的金字塔作为粗糙面,实验设置在粗糙度h为3 mm和6 mm的装置内进行。对比前人在光滑边界下的实验研究,本实验在保持Pr=5.4恒定的条件下,在Ra=3.3×10⁹～1.1×10¹⁰的范围内,在粗糙度为3mm的边界条件下进行Nu与Ra的测量,得到相应的标度律关系:Nu=0.0392Ra^0.35±0.01。实验在保持Pr=5.4恒定不变的条件下,在Ra=3.3×10⁹～6.5×10⁹的范围内,分别... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究目的
    1.4 主要研究内容
第2章 实验装置
    2.1 引言
    2.2 三种探头的制作与校核
        2.2.1 三种探头的制作
        2.2.2 大探头与小探头的校核与标定
        2.2.3 温度梯度探头的标定
    2.3 RBC系统的搭建及温度控制
        2.3.1 RBC系统的搭建
        2.3.2 顶板及底板结构设计
        2.3.3 系统的温度控制
    2.4 数据的采集
        2.4.1 温度脉动的采集
        2.4.2 热耗散率的采集
    2.5 本章小结
第3章 系统稳定性及整体传热研究
    3.1 引言
    3.2 系统温度控制的稳定性分析
    3.3 系统稳定状态分析
    3.4 Nu数与Ra数的测量
    3.5 本章小结
第4章 温度脉动的测量分析
    4.1 引言
    4.2 温度脉动的概率密度分布
        4.2.1 中心轴上温度脉动的概率密度分布
        4.2.2 沿边壁温度脉动的概率密度分布
    4.3 温度脉动的概率密度分布模型与拟合
    4.4 模型的优化与拟合
    4.5 参数汇总
    4.6 本章小结
第5章 局部热耗散率的脉动分析
    5.1 引言
    5.2 测量准确性分析
    5.3 近边界层处局部热耗散率的脉动研究
        5.3.1 粗糙度3mm下测量结果
        5.3.2 粗糙度6mm下测量结果
    5.4 中央区局部热耗散率的脉动分析
        5.4.1 粗糙度3mm下测量结果
        5.4.2 粗糙度6mm下测量结果
        5.4.3 对比分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Current trends and future directions in turbulent thermal convection[J]. Ke-Qing Xia.  Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2013(05)
[2]Rayleigh-Benard对流及其在工程中的应用[J]. 余荔,宁利中,魏炳乾,周洋,袁喆.  水资源与水工程学报. 2008(03)

硕士论文
[1]粗糙面Rayleigh-Bénard对流系统传热和热耗散率的测量[D]. 单峰.哈尔滨工业大学 2017
[2]在水平对流中关于热耗散率的测量[D]. 李嘉鑫.哈尔滨工业大学 2017



本文编号：3155695