毫米尺度细小通道脉冲式异步缓冲回热器换热特性研究
发布时间：2021-05-18 17:16
根据国家973计划中“微型能源系统”这一课题,课题组围绕微型能源动力系统关键部件的多场多尺度耦合机制开展研究,提出了一种带回热的多腔体微型摆式发动机,有效的提高了微型动力系统的效率。微型回热器内存在着两大特性:换热通道为毫米尺度细小通道,流向导热效应严重;由于受到微型摆式发动机工作特性的影响,回热器内的冷热气体流量较小且流动为间歇式脉冲流动。本文针对微型回热器内存在的流向导热现象以及冷热气间歇式流动及换热开展了研究分析,主要工作和结论如下:针对毫米尺度细小通道中存在的流向导热效应,探究尺寸因素及换热材料导热物性对于套管式回热器有效度的影响规律,利用M数衡量流向导热对其换热的影响。结果表明:若换热壁材为高导热系数材料时,固壁越薄流向导热效应越弱;若换热壁材为低导热系数材料,M数在0.05以下,流向导热效应均可忽略。冷热气间歇流动时,需要综合考虑流向导热效应,换热壁面储热能力以及固体壁面的导热能力,选取效率最佳的换热壁材以及壁厚。最后,根据数值分析计算结果进行数据拟合得到适应于毫米尺度细小通道中的传热规律。根据微型摆式发动机的工作特性,探究层流工况下毫米尺度细小通道间歇式脉冲流动,进气频率...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内外微型回热器设计技术研究现状
1.2.2 毫米尺度细小尺度通道流动及换热国内外研究现状
1.2.3 国内外脉冲式流动和传热研究现状
1.3 研究目标与主要内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
第二章 固体壁面对毫米尺度细小通道换热过程的影响
2.1 微型摆式发动机回热器工作特性分析
2.1.1 带回热多腔体微型摆式发动机工作循环原理分析
2.1.2 微型摆式发动机回热器工作特性分析
2.2 数值仿真中的相关问题
2.2.1 重要公式及参数的描述
2.2.2 几何结构及数值模拟
2.3 固体壁面导热物性对毫米尺度细小通道定常换热过程的影响
2.3.1 几何方案的选取及计算参数设置
2.3.2 有无流向导热对细小通道流动及换热特性的影响
2.3.3 换热材料导热物性及固壁厚度对细小通道中流向导热的影响
2.4 固体壁面物性对毫米尺度细小通道间歇式换热过程的影响
2.4.1 几何方案的选取及计算参数设置
2.4.2 固体壁面物性对毫米尺度细小通道间歇式换热过程的影响
2.5 毫米尺度细小通道换热公式修正
2.5.1 量纲分析法简介
2.5.2 毫米尺度细小通道换热公式拟合
2.6 本章小结
第三章 脉冲频率对毫米尺度细小通道换热过程的影响
3.1 几何方案的选取及计算参数设置
3.2 层流工况下冷热流体间歇式脉冲流动对换热的影响
3.2.1 不同进气频率对毫米尺度细小通道间歇式脉冲流动换热的影响
3.2.2 不同雷诺数对毫米尺度细小通道间歇式脉冲流动换热的影响
3.3 冷热流体间歇式脉冲流动对毫米尺度细小通道中流阻的影响
3.4 本章小结
第四章 毫米尺度细小通道冷热气间歇流动缓冲特性研究
4.1 毫米尺度细小通道缓冲特性分析
4.2 通道管长及管径改变对缓冲特性的影响
4.2.1 几何方案选取
4.2.2 改变毫米尺度细小通道管长缓冲特性分析
4.2.3 改变毫米尺度细小通道管径缓冲特性分析
4.3 微型回热器整体仿真
4.3.1 微型回热器设计
4.3.2 微型回热器数值仿真分析
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]圆管层流脉冲流动对流换热数值分析[J]. 俞接成,李志信. 工程热物理学报. 2005(02)
[2]微动力系统的若干研究动态和进展[J]. 黄俊,薛宏,潘剑锋,李德桃. 世界科技研究与发展. 2005(01)
[3]平直通道中层流脉动流动的数值模拟[J]. 杨卫卫,何雅玲,徐超,陶文铨. 西安交通大学学报. 2004(09)
[4]新概念的微型燃气轮机的发展[J]. 赵士杭. 燃气轮机技术. 2001(02)
博士论文
[1]基于三臂自由摆动式活塞发动机的微型能源动力系统理论与实验研究[D]. 周雄.中国科学院工程热物理研究所 2017
[2]细通道单相流动和传热特性的研究[D]. 云和明.山东大学 2007
硕士论文
[1]微型间歇式回热器流动及换热特性研究[D]. 徐义凯.南京航空航天大学 2016
[2]固壁轴向导热对微小管内对流换热影响的实验研究[D]. 孟宇.清华大学 2004
本文编号：3194184
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内外微型回热器设计技术研究现状
1.2.2 毫米尺度细小尺度通道流动及换热国内外研究现状
1.2.3 国内外脉冲式流动和传热研究现状
1.3 研究目标与主要内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
第二章 固体壁面对毫米尺度细小通道换热过程的影响
2.1 微型摆式发动机回热器工作特性分析
2.1.1 带回热多腔体微型摆式发动机工作循环原理分析
2.1.2 微型摆式发动机回热器工作特性分析
2.2 数值仿真中的相关问题
2.2.1 重要公式及参数的描述
2.2.2 几何结构及数值模拟
2.3 固体壁面导热物性对毫米尺度细小通道定常换热过程的影响
2.3.1 几何方案的选取及计算参数设置
2.3.2 有无流向导热对细小通道流动及换热特性的影响
2.3.3 换热材料导热物性及固壁厚度对细小通道中流向导热的影响
2.4 固体壁面物性对毫米尺度细小通道间歇式换热过程的影响
2.4.1 几何方案的选取及计算参数设置
2.4.2 固体壁面物性对毫米尺度细小通道间歇式换热过程的影响
2.5 毫米尺度细小通道换热公式修正
2.5.1 量纲分析法简介
2.5.2 毫米尺度细小通道换热公式拟合
2.6 本章小结
第三章 脉冲频率对毫米尺度细小通道换热过程的影响
3.1 几何方案的选取及计算参数设置
3.2 层流工况下冷热流体间歇式脉冲流动对换热的影响
3.2.1 不同进气频率对毫米尺度细小通道间歇式脉冲流动换热的影响
3.2.2 不同雷诺数对毫米尺度细小通道间歇式脉冲流动换热的影响
3.3 冷热流体间歇式脉冲流动对毫米尺度细小通道中流阻的影响
3.4 本章小结
第四章 毫米尺度细小通道冷热气间歇流动缓冲特性研究
4.1 毫米尺度细小通道缓冲特性分析
4.2 通道管长及管径改变对缓冲特性的影响
4.2.1 几何方案选取
4.2.2 改变毫米尺度细小通道管长缓冲特性分析
4.2.3 改变毫米尺度细小通道管径缓冲特性分析
4.3 微型回热器整体仿真
4.3.1 微型回热器设计
4.3.2 微型回热器数值仿真分析
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]圆管层流脉冲流动对流换热数值分析[J]. 俞接成,李志信. 工程热物理学报. 2005(02)
[2]微动力系统的若干研究动态和进展[J]. 黄俊,薛宏,潘剑锋,李德桃. 世界科技研究与发展. 2005(01)
[3]平直通道中层流脉动流动的数值模拟[J]. 杨卫卫,何雅玲,徐超,陶文铨. 西安交通大学学报. 2004(09)
[4]新概念的微型燃气轮机的发展[J]. 赵士杭. 燃气轮机技术. 2001(02)
博士论文
[1]基于三臂自由摆动式活塞发动机的微型能源动力系统理论与实验研究[D]. 周雄.中国科学院工程热物理研究所 2017
[2]细通道单相流动和传热特性的研究[D]. 云和明.山东大学 2007
硕士论文
[1]微型间歇式回热器流动及换热特性研究[D]. 徐义凯.南京航空航天大学 2016
[2]固壁轴向导热对微小管内对流换热影响的实验研究[D]. 孟宇.清华大学 2004
本文编号：3194184
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3194184.html
