Prandtl数对Rayleigh-Bénard对流中羽流结构及大尺度环流影响的实验研究

发布时间：2021-08-14 16:18

　　热对流不仅广泛存在于自然界中,而且由于其优良的换热效果,在工业中也常常被应用于换热器和电子元件的冷却、晶体生长以及核反应堆设计等领域。Rayleigh-Bénard（RB）对流系统是从众多自然现象和工业实际中抽象出来的热对流物理模型。其中,Prandtl（Pr）数作为表征流体特性的系统控制参数,对RB对流有着非常重要的影响。然而,在以往的工作中,这方面的实验研究还比较缺乏。本文对Pr数如何影响RB对流中的羽流、大尺度环流以及它们的相关性质开展了实验研究。我们采用5种不同粘度的二甲基硅油（Pr=11.7、20.5、49.3、81.6、145.7）作为工作流体,并在4个尺寸不同、但几何比例一样（长高比Γ_x=1.0,宽高比Γ_y=0.3）的长方体对流槽中开展实验,从而保证在改变Pr数的同时,Rayleigh（Ra）数的变化范围保持不变。本论文的内容主要包括以下两个部分。在第一部分,我们使用标准的阴影流动显示技术,观测不同Pr数下RB对流中的羽流和大尺度环流结构,并利用光学流测速法对流场阴影图进行半定量分析。第一部分实验中的Ra数变化范围为2.4×10... 

【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】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

RB湍流热对流系统示意图

板和C2板之间有凹槽（如图2-2所示，以12.6 cm × 12.6 cm × 3.78 cm 为例）与 B1、B2、B3 和 B4 四个孔连通，用来通冷却水使上板满足恒温冷却条件。C2板下表面按照有机玻璃边壁的尺寸挖有凹槽，凹槽内导入硅胶以保证密封性。上板内的冷水从B1进，从B3出，从B4进，从B2出，逆流布置，以得到更好的冷却效果。使用的冷水机（AP15R-30-A12Y

PolyScience，如图2-3所示）可以在-30 C～200 C范围内精确调节到小数点后三位的温度，最大功率为915W。图2-2 C1板的构造- 15 -

【参考文献】：
期刊论文
[1]湍流热对流Prandtl数效应的数值研究[J]. 包芸,高振源,叶孟翔.  物理学报. 2018(01)
[2]湍流热对流近底板流态与温度边界层特性[J]. 黄茂静,包芸.  物理学报. 2016(20)
[3]Rayleigh-Bénard湍流热对流研究的进展、现状及展望[J]. 周全,夏克青.  力学进展. 2012(03)



本文编号：3342787