纯蒸汽及含不凝气蒸汽垂直管内凝结数值模拟研究
发布时间：2021-11-15 21:09
随着科技的不断发展,冷凝换热需求不断增加,相比于传统的单相流换热方式,多相流的研究逐渐进入大家视野。在许多实际应用中冷凝成为重要的换热手段,例如核电厂的非能动安全壳冷却系统、水冷凝汽器以及广泛应用在电子产品、航空航天、高原铁路的热管散热器等。分析冷凝的影响因素及宏观现象对提高凝结效率有重要意义,而冷凝的研究角度丰富,本文就最常应用于各个领域的垂直管内纯蒸汽与含不凝性气体的混合蒸汽凝结展开讨论。由于理论分析方法的经验公式有一定的前提限制,而实验的方法又耗资较大、周期较长,数值模拟的方法一并解决了上述问题,于是本文选取数值模拟的研究方法针对垂直管内的纯蒸汽及含不凝性气体的混合蒸气凝结展开研究,具体的研究内容与结论如下:（1）针对垂直管内的凝结,经过合理简化建立了二维几何模型,随后进行网格划分及边界条件的设定,利用VOF方法捕捉相液界面,CSF模型计算表面张力,多组分模型实现含不凝性气体的组分构建。由于FLUENT自带相变模块无法准确的模拟冷凝的发生,本文提出液膜生长模型,利用UDF编程实现软件冷凝模块的补充。（2）针对含不凝性气体凝结的情况,按照不凝性气体含量分成10%以下、10%—30%...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－６管内凝结时液膜分布形态［１３］??
（ａ）壁面函数法?（ｂ）近壁面模型??图２－３两种近壁面网格??本文为了捕捉到相界面的变化情况，选取近壁面模型处理方法，网格在??壁面处进行细化，为了节约资源并且增加运算的速度，可以将三维立体图形??进行二维简化，由于图形具有对称性，其实还可以进行轴对称的简化，本文??采用网格具体如下图２－４图２－５所示。??一?＂ｔＨ？？?？：ｒｔｒｒＴＴＴＴＴＴｉＨｉｌｔ１１ｆ＂Ｈ??—■＇！?ｔ?＊?■?■?＊?■?ｉ?Ｉ?ｉ?Ｉ?ｉ?１１?ｎ?１１?ｉ?Ｉ?ｉ！?１?■?１１?＊！?？?ｉ?Ｉ?ｉ?１?？?ｉ?Ｉ?Ｓ１１?ｉ?Ｉｔ?■?Ｉｆｔ－ｊ??ｇ?將Ｐ?Ｐ明丨丨?ｉ?ｍｉ?ｎｔ：ｉ：ｉ！?ＩＩ??ｊｎ?ｉｔｎｔｕｎＴｉｉＮｉｉｔｔｎｆｔｆｎｎｔｔｉＴｔｎ?ｈｉｉ叫ｉｎｔｉ??…二？？？”４ｆ＞…一〔巧炉二］??——??—．．．，，?．．．ｉ??？?＂｜ｆ＊＊￣￣＊￣￣＊＊＇￣￣＊＊Ｔ｜￣＾＊￣＊ｔ＊￣＊？＊￣＊＊＊＾＊＊＾＊??ｔｔｌ?■丨Ｉ丨丨丨丨Ｉ丨丨丨Ｉ丨丨丨ｔｉ丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨ＩＩ丨１丨丨丨丨丨丨Ｕ丨丨丨丨８＿丨丨Ｈ?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１１１１１１１?ｉｌｉＩ誦?ＩＩ??
（ａ）壁面函数法?（ｂ）近壁面模型??图２－３两种近壁面网格??本文为了捕捉到相界面的变化情况，选取近壁面模型处理方法，网格在??壁面处进行细化，为了节约资源并且增加运算的速度，可以将三维立体图形??进行二维简化，由于图形具有对称性，其实还可以进行轴对称的简化，本文??采用网格具体如下图２－４图２－５所示。??一?＂ｔＨ？？?？：ｒｔｒｒＴＴＴＴＴＴｉＨｉｌｔ１１ｆ＂Ｈ??—■＇！?ｔ?＊?■?■?＊?■?ｉ?Ｉ?ｉ?Ｉ?ｉ?１１?ｎ?１１?ｉ?Ｉ?ｉ！?１?■?１１?＊！?？?ｉ?Ｉ?ｉ?１?？?ｉ?Ｉ?Ｓ１１?ｉ?Ｉｔ?■?Ｉｆｔ－ｊ??ｇ?將Ｐ?Ｐ明丨丨?ｉ?ｍｉ?ｎｔ：ｉ：ｉ！?ＩＩ??ｊｎ?ｉｔｎｔｕｎＴｉｉＮｉｉｔｔｎｆｔｆｎｎｔｔｉＴｔｎ?ｈｉｉ叫ｉｎｔｉ??…二？？？”４ｆ＞…一〔巧炉二］??——??—．．．，，?．．．ｉ??？?＂｜ｆ＊＊￣￣＊￣￣＊＊＇￣￣＊＊Ｔ｜￣＾＊￣＊ｔ＊￣＊？＊￣＊＊＊＾＊＊＾＊??ｔｔｌ?■丨Ｉ丨丨丨丨Ｉ丨丨丨Ｉ丨丨丨ｔｉ丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨ＩＩ丨１丨丨丨丨丨丨Ｕ丨丨丨丨８＿丨丨Ｈ?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１１１１１１１?ｉｌｉＩ誦?ＩＩ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]竖直管道内强迫循环下非凝性气体对蒸汽冷凝的影响[J]. 马喜振,贾海军,刘洋. 清华大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]层流波动区膜状凝结雷诺数关系式对传热计算的影响[J]. 吴磊,刘洋,贾海军,马喜振. 原子能科学技术. 2015(S1)
[3]竖直管内纯蒸汽凝结换热液膜分布及换热特性[J]. 李慧君,王佩. 华北电力大学学报(自然科学版). 2015(01)
[4]水平管内水蒸汽冷凝换热特性的数值模拟[J]. 宁静红,刘敬坤,刘圣春,诸凯,解海卫. 流体机械. 2014(11)
[5]含空气蒸汽冷凝传热特性数值模拟[J]. 宿吉强,王辉,孙中宁,张东洋. 化工学报. 2014(09)
[6]基于VOF模型的膜状冷凝传热分析[J]. 刘振宇,吴慧英. 热科学与技术. 2014(02)
[7]R32在水平微细圆管内凝结换热的数值模拟[J]. 刘纳,李俊明. 化工学报. 2014(11)
[8]膜材料的亲水性、膜表面对水的湿润性和水接触角的关系[J]. 祝振鑫. 膜科学与技术. 2014(02)
[9]气固两相流强化传热研究进展[J]. 刘传平,李传,李永亮,丁玉龙,王立. 化工学报. 2014(07)
[10]含不凝性气体冷凝对流传热传质过程的数值模拟[J]. 李晓伟,吴莘馨,何树延. 工程热物理学报. 2013(02)
硕士论文
[1]含不凝气的竖直管内蒸汽冷凝数值模拟研究[D]. 顾成勇.大连理工大学 2016
[2]纯蒸气及含不凝气蒸气冷凝的数值研究[D]. 刘泉.中国科学技术大学 2015
[3]圆管内凝结液膜分布及换热特性研究[D]. 王佩.华北电力大学 2015
[4]空气—水蒸气混合气体凝结与对流换热特性的数值模拟[D]. 房达.山东大学 2014
[5]水平管内凝结换热的数值模拟与实验研究[D]. 刘敬坤.天津商业大学 2014
[6]水蒸汽在竖直管内冷凝换热的实验研究[D]. 隋海明.哈尔滨工程大学 2007
[7]含有不凝性气体的蒸汽凝结现象的研究[D]. 袁世平.中国原子能科学研究院 2001
本文编号：3497496
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－６管内凝结时液膜分布形态［１３］??
（ａ）壁面函数法?（ｂ）近壁面模型??图２－３两种近壁面网格??本文为了捕捉到相界面的变化情况，选取近壁面模型处理方法，网格在??壁面处进行细化，为了节约资源并且增加运算的速度，可以将三维立体图形??进行二维简化，由于图形具有对称性，其实还可以进行轴对称的简化，本文??采用网格具体如下图２－４图２－５所示。??一?＂ｔＨ？？?？：ｒｔｒｒＴＴＴＴＴＴｉＨｉｌｔ１１ｆ＂Ｈ??—■＇！?ｔ?＊?■?■?＊?■?ｉ?Ｉ?ｉ?Ｉ?ｉ?１１?ｎ?１１?ｉ?Ｉ?ｉ！?１?■?１１?＊！?？?ｉ?Ｉ?ｉ?１?？?ｉ?Ｉ?Ｓ１１?ｉ?Ｉｔ?■?Ｉｆｔ－ｊ??ｇ?將Ｐ?Ｐ明丨丨?ｉ?ｍｉ?ｎｔ：ｉ：ｉ！?ＩＩ??ｊｎ?ｉｔｎｔｕｎＴｉｉＮｉｉｔｔｎｆｔｆｎｎｔｔｉＴｔｎ?ｈｉｉ叫ｉｎｔｉ??…二？？？”４ｆ＞…一〔巧炉二］??——??—．．．，，?．．．ｉ??？?＂｜ｆ＊＊￣￣＊￣￣＊＊＇￣￣＊＊Ｔ｜￣＾＊￣＊ｔ＊￣＊？＊￣＊＊＊＾＊＊＾＊??ｔｔｌ?■丨Ｉ丨丨丨丨Ｉ丨丨丨Ｉ丨丨丨ｔｉ丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨ＩＩ丨１丨丨丨丨丨丨Ｕ丨丨丨丨８＿丨丨Ｈ?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１１１１１１１?ｉｌｉＩ誦?ＩＩ??
（ａ）壁面函数法?（ｂ）近壁面模型??图２－３两种近壁面网格??本文为了捕捉到相界面的变化情况，选取近壁面模型处理方法，网格在??壁面处进行细化，为了节约资源并且增加运算的速度，可以将三维立体图形??进行二维简化，由于图形具有对称性，其实还可以进行轴对称的简化，本文??采用网格具体如下图２－４图２－５所示。??一?＂ｔＨ？？?？：ｒｔｒｒＴＴＴＴＴＴｉＨｉｌｔ１１ｆ＂Ｈ??—■＇！?ｔ?＊?■?■?＊?■?ｉ?Ｉ?ｉ?Ｉ?ｉ?１１?ｎ?１１?ｉ?Ｉ?ｉ！?１?■?１１?＊！?？?ｉ?Ｉ?ｉ?１?？?ｉ?Ｉ?Ｓ１１?ｉ?Ｉｔ?■?Ｉｆｔ－ｊ??ｇ?將Ｐ?Ｐ明丨丨?ｉ?ｍｉ?ｎｔ：ｉ：ｉ！?ＩＩ??ｊｎ?ｉｔｎｔｕｎＴｉｉＮｉｉｔｔｎｆｔｆｎｎｔｔｉＴｔｎ?ｈｉｉ叫ｉｎｔｉ??…二？？？”４ｆ＞…一〔巧炉二］??——??—．．．，，?．．．ｉ??？?＂｜ｆ＊＊￣￣＊￣￣＊＊＇￣￣＊＊Ｔ｜￣＾＊￣＊ｔ＊￣＊？＊￣＊＊＊＾＊＊＾＊??ｔｔｌ?■丨Ｉ丨丨丨丨Ｉ丨丨丨Ｉ丨丨丨ｔｉ丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨ＩＩ丨１丨丨丨丨丨丨Ｕ丨丨丨丨８＿丨丨Ｈ?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１１１１１１１?ｉｌｉＩ誦?ＩＩ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]竖直管道内强迫循环下非凝性气体对蒸汽冷凝的影响[J]. 马喜振,贾海军,刘洋. 清华大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]层流波动区膜状凝结雷诺数关系式对传热计算的影响[J]. 吴磊,刘洋,贾海军,马喜振. 原子能科学技术. 2015(S1)
[3]竖直管内纯蒸汽凝结换热液膜分布及换热特性[J]. 李慧君,王佩. 华北电力大学学报(自然科学版). 2015(01)
[4]水平管内水蒸汽冷凝换热特性的数值模拟[J]. 宁静红,刘敬坤,刘圣春,诸凯,解海卫. 流体机械. 2014(11)
[5]含空气蒸汽冷凝传热特性数值模拟[J]. 宿吉强,王辉,孙中宁,张东洋. 化工学报. 2014(09)
[6]基于VOF模型的膜状冷凝传热分析[J]. 刘振宇,吴慧英. 热科学与技术. 2014(02)
[7]R32在水平微细圆管内凝结换热的数值模拟[J]. 刘纳,李俊明. 化工学报. 2014(11)
[8]膜材料的亲水性、膜表面对水的湿润性和水接触角的关系[J]. 祝振鑫. 膜科学与技术. 2014(02)
[9]气固两相流强化传热研究进展[J]. 刘传平,李传,李永亮,丁玉龙,王立. 化工学报. 2014(07)
[10]含不凝性气体冷凝对流传热传质过程的数值模拟[J]. 李晓伟,吴莘馨,何树延. 工程热物理学报. 2013(02)
硕士论文
[1]含不凝气的竖直管内蒸汽冷凝数值模拟研究[D]. 顾成勇.大连理工大学 2016
[2]纯蒸气及含不凝气蒸气冷凝的数值研究[D]. 刘泉.中国科学技术大学 2015
[3]圆管内凝结液膜分布及换热特性研究[D]. 王佩.华北电力大学 2015
[4]空气—水蒸气混合气体凝结与对流换热特性的数值模拟[D]. 房达.山东大学 2014
[5]水平管内凝结换热的数值模拟与实验研究[D]. 刘敬坤.天津商业大学 2014
[6]水蒸汽在竖直管内冷凝换热的实验研究[D]. 隋海明.哈尔滨工程大学 2007
[7]含有不凝性气体的蒸汽凝结现象的研究[D]. 袁世平.中国原子能科学研究院 2001
本文编号：3497496
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