海水冷却系统中碰撞液滴流动传热研究
发布时间：2022-10-10 14:29
液滴碰撞是一个涉及多尺度、非线性问题的复杂流动过程,时刻存在于自然和人类生活中,如雨云降雨、打印机喷墨、发动机液体燃料雾化等。海水液滴在冷却塔内的碰撞行为,会改变雾化程度,影响冷空气与高温海水的接触面积,在冷却塔工作过程中,伴随着液滴的碰撞行为及传热过程,对冷却塔的冷却性能产生影响。通过对海水冷却系统中碰撞液滴的流动传热研究,为冷却塔的设计提供重要的理论依据。本文基于VOF方法及动态网格自适应技术,利用Fluent软件对海水液滴的流动传热过程进行了数值研究。首先通过正十四烷液滴在氮气中的碰撞过程模拟结果与实验比较,验证了数值模型与计算方法的可靠性。其次通过对等尺寸海水液滴的对心和偏心碰撞过程以及非等尺寸海水液滴对心碰撞过程数值模拟,得到了多种结果类型,对碰撞过程进行了机理性分析,获得了液滴碰撞结果类型区域,分析了碰撞过程中各能量的变化情况。最后研究了不同温度海水液滴的碰撞过程,总结了海水液滴的传热规律。本文研究工作如下:（1）通过对等尺寸海水液滴碰撞过程数值模拟,计算参数为D0=100μm,We:10～150,Re:287.48～1113.40,x=0～0.55,...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 液滴碰撞理论研究
1.2.2 液滴碰撞实验研究进展
1.2.3 液滴碰撞数值模拟研究进展
1.3 本文研究内容
第二章 计算模型与控制方程
2.1 界面追踪VOF方法和控制方程
2.2 表面张力模型
2.3 动态网格自适应
2.4 边界类型与初始化设置
2.5 正十四烷液滴碰撞过程数值模拟及验证
2.5.1 正十四烷液滴及气相物性参数
2.5.2 等尺寸液滴对心碰撞过程数值模拟及验证
2.5.3 等尺寸液滴偏心碰撞过程数值模拟及验证
2.5.4 非等尺寸液滴对心碰撞过程数值模拟及验证
2.6 本章小结
第三章 等尺寸海水液滴碰撞过程数值模拟
3.1 海水液滴物性参数
3.1.1 盐度
3.1.2 密度
3.1.3 粘性系数
3.1.4 导热系数
3.1.5 表面张力系数
3.2 海水液滴对心碰撞过程数值模拟
3.2.1 聚合
3.2.2 自反分离
3.3 海水液滴偏心碰撞过程数值模拟
3.3.1 碰撞参数x=0.15液滴碰撞结果分析
3.3.2 碰撞参数x=0.35液滴碰撞结果分析
3.3.3 碰撞参数x=0.55液滴碰撞结果分析
3.4 海水液滴碰撞结果区域
3.5 本章小结
第四章 非等尺寸海水液滴碰撞过程数值模拟
4.1 物性及参数设置
4.2 液滴尺寸比为1.5的液滴碰撞过程数值模拟
4.3 液滴尺寸比为2的液滴碰撞过程数值模拟
4.4 液滴尺寸比对碰撞过程的影响
4.5 本章小结
第五章 海水温度对液滴碰撞过程影响规律分析
5.1 相同温度液滴碰撞过程模拟
5.1.1 温度为320K的液滴碰撞过程研究
5.1.2 温度为340K的液滴碰撞过程研究
5.2 不同温度液滴碰撞过程分析
5.3 本章小结
第六章 总结与工作展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
在读期间公开发表的论文
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁场对双液滴运动及加速聚结的影响分析[J]. 白莉,赵婷婷,宋存德. 应用力学学报. 2018(06)
[2]气体介质中海水液滴碰撞过程数值模拟[J]. 梁伟,齐晓霓,尹强,赵强. 应用数学和力学. 2018(11)
[3]氮液滴在气流中的破碎和碰撞模拟[J]. 廖达雄,张海洋,阮一逍,薛绒,刘秀芳,侯予. 哈尔滨工业大学学报. 2018(07)
[4]撞击流内液滴碰撞后续发展行为[J]. 杜敏,黄彬,卢麒丞,龚俊,罗明,王助良. 化工学报. 2018(05)
[5]基于SPH方法的液滴撞击可湿润固壁模拟[J]. 王志超,李大鸣,李杨杨,牛娇. 科学通报. 2017(24)
[6]过冷水滴碰撞过程的实验研究[J]. 尹金鸽,孔维梁,王福新,刘洪,杨坤. 上海交通大学学报. 2017(08)
[7]气体介质中双元液滴的碰撞动力学[J]. 何成明,张鹏. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(07)
[8]基于大密度差多相流SPH方法的二维液滴碰撞数值模拟[J]. 强洪夫,石超,陈福振,韩亚伟. 物理学报. 2013(21)
[9]等直径微液滴碰撞过程的改进光滑粒子动力学模拟[J]. 蒋涛,陆林广,陆伟刚. 物理学报. 2013(22)
[10]基于光滑粒子动力学方法的液滴冲击固壁面问题数值模拟[J]. 苏铁熊,马理强,刘谋斌,常建忠. 物理学报. 2013(06)
博士论文
[1]液滴碰撞及其融合过程的数值模拟研究[D]. 刘栋.清华大学 2013
[2]无填料冷却塔的理论与实验研究[D]. 齐晓霓.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]海水循环冷却系统中的液滴碰撞过程研究[D]. 梁伟.山东理工大学 2018
本文编号：3689790
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 液滴碰撞理论研究
1.2.2 液滴碰撞实验研究进展
1.2.3 液滴碰撞数值模拟研究进展
1.3 本文研究内容
第二章 计算模型与控制方程
2.1 界面追踪VOF方法和控制方程
2.2 表面张力模型
2.3 动态网格自适应
2.4 边界类型与初始化设置
2.5 正十四烷液滴碰撞过程数值模拟及验证
2.5.1 正十四烷液滴及气相物性参数
2.5.2 等尺寸液滴对心碰撞过程数值模拟及验证
2.5.3 等尺寸液滴偏心碰撞过程数值模拟及验证
2.5.4 非等尺寸液滴对心碰撞过程数值模拟及验证
2.6 本章小结
第三章 等尺寸海水液滴碰撞过程数值模拟
3.1 海水液滴物性参数
3.1.1 盐度
3.1.2 密度
3.1.3 粘性系数
3.1.4 导热系数
3.1.5 表面张力系数
3.2 海水液滴对心碰撞过程数值模拟
3.2.1 聚合
3.2.2 自反分离
3.3 海水液滴偏心碰撞过程数值模拟
3.3.1 碰撞参数x=0.15液滴碰撞结果分析
3.3.2 碰撞参数x=0.35液滴碰撞结果分析
3.3.3 碰撞参数x=0.55液滴碰撞结果分析
3.4 海水液滴碰撞结果区域
3.5 本章小结
第四章 非等尺寸海水液滴碰撞过程数值模拟
4.1 物性及参数设置
4.2 液滴尺寸比为1.5的液滴碰撞过程数值模拟
4.3 液滴尺寸比为2的液滴碰撞过程数值模拟
4.4 液滴尺寸比对碰撞过程的影响
4.5 本章小结
第五章 海水温度对液滴碰撞过程影响规律分析
5.1 相同温度液滴碰撞过程模拟
5.1.1 温度为320K的液滴碰撞过程研究
5.1.2 温度为340K的液滴碰撞过程研究
5.2 不同温度液滴碰撞过程分析
5.3 本章小结
第六章 总结与工作展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
在读期间公开发表的论文
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁场对双液滴运动及加速聚结的影响分析[J]. 白莉,赵婷婷,宋存德. 应用力学学报. 2018(06)
[2]气体介质中海水液滴碰撞过程数值模拟[J]. 梁伟,齐晓霓,尹强,赵强. 应用数学和力学. 2018(11)
[3]氮液滴在气流中的破碎和碰撞模拟[J]. 廖达雄,张海洋,阮一逍,薛绒,刘秀芳,侯予. 哈尔滨工业大学学报. 2018(07)
[4]撞击流内液滴碰撞后续发展行为[J]. 杜敏,黄彬,卢麒丞,龚俊,罗明,王助良. 化工学报. 2018(05)
[5]基于SPH方法的液滴撞击可湿润固壁模拟[J]. 王志超,李大鸣,李杨杨,牛娇. 科学通报. 2017(24)
[6]过冷水滴碰撞过程的实验研究[J]. 尹金鸽,孔维梁,王福新,刘洪,杨坤. 上海交通大学学报. 2017(08)
[7]气体介质中双元液滴的碰撞动力学[J]. 何成明,张鹏. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(07)
[8]基于大密度差多相流SPH方法的二维液滴碰撞数值模拟[J]. 强洪夫,石超,陈福振,韩亚伟. 物理学报. 2013(21)
[9]等直径微液滴碰撞过程的改进光滑粒子动力学模拟[J]. 蒋涛,陆林广,陆伟刚. 物理学报. 2013(22)
[10]基于光滑粒子动力学方法的液滴冲击固壁面问题数值模拟[J]. 苏铁熊,马理强,刘谋斌,常建忠. 物理学报. 2013(06)
博士论文
[1]液滴碰撞及其融合过程的数值模拟研究[D]. 刘栋.清华大学 2013
[2]无填料冷却塔的理论与实验研究[D]. 齐晓霓.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]海水循环冷却系统中的液滴碰撞过程研究[D]. 梁伟.山东理工大学 2018
本文编号：3689790
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