基于场协同理论的脉动流传热机理研究和火积耗散评价

发布时间：2017-08-23 20:15

  本文关键词：基于场协同理论的脉动流传热机理研究和火积耗散评价

  更多相关文章： 脉动流 传热 场协同 涡 火积耗散

【摘要】：脉动流换热以其换热效率高,且有助于清除换热器壁面污垢的优点成为传热学界的研究焦点,但是脉动流加强换热的机理尚不十分明确。本文在实验的基础上,以场协同的视角,数值分析的方法探究脉动流强化传热的机理,并依据火积耗散理论对脉动流传热做出评价。搭建三角槽道脉动流传热实验台,以水为工质,在脉动振幅A=0.2,Re=300和450条件下,进行不同脉动频率f的传热实验。发现随着f的增大,Nu数先增大后减小,存在一个f使得脉动传热效果最好。本实验条件下,Re=300,f=0.5 Hz时的Nu数最大,较稳态时增长50%。建立适合本实验的无量纲协同方程和无量纲协同数Fc。模拟计算稳态流以及A=0.2,Re=300和450不同频率的Fc数。发现与稳态流相比脉动流的Fc数显著增大,Fc数随频率变化的趋势和Nu数相同,存在一个f使得Nu数和Fc数同时达到最大值。脉动流使流体产生了涡的周期性生长、发展、脱落,涡的运动促进了流体微团之间的相互掺混,催生了两个高Fc带,从而改善了整个流场的场协同性,增大了热量传递方程中的对流项。这也就是脉动流强化传热的内在原因。模拟计算了对应实验工况时的火积耗散。结果表明:脉动流显著降低了传热过程的火积耗散,与Nu数、Fc数相反火积耗散随脉动频率的变化先减小后增大,存在一个脉动频率,使得Nu数、Fc数最大的同时火积耗散最小。脉动流具有提高换热效率和降低热势能耗散的双重功效。
【关键词】：脉动流 传热 场协同 涡 火积耗散
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 强化传热11-12
• 1.3 研究现状12-16
• 1.3.1 脉动流强化传热研究现状12-14
• 1.3.2 脉动流传热的机理14-15
• 1.3.3 场协同理论以及在脉动流换热的应用15-16
• 1.4 本文研究内容及结构安排16-17
• 第二章 脉动流传热实验17-25
• 2.1 脉动流传热实验台17-21
• 2.1.1 实验段18-20
• 2.1.2 电加热系统20
• 2.1.3 水循环系统20-21
• 2.1.4 数据采集系统21
• 2.2 实验步骤与数据处理方法21-24
• 2.2.1 实验步骤21-22
• 2.2.2 数据处理方法22-23
• 2.2.3 实验结果23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 脉动流传热的模拟实验25-33
• 3.1 模拟实验方法25-29
• 3.1.1 几何模型与网络划分25-26
• 3.1.2 数学模型与物性参数26-28
• 3.1.3 边界条件与求解设置28-29
• 3.2 模拟计算结果29-31
• 3.2.1 模拟与实验的对比29-30
• 3.2.2 模拟实验结果30-31
• 3.3 本章小结31-33
• 第四章 脉动流传热的场协同以及涡量分析33-49
• 4.1 场协同的分析方法33-38
• 4.1.1 理论推导33-36
• 4.1.2 场协同的数值计算方法36-38
• 4.2 协同数分析38-47
• 4.2.1 周期平均协同数分析38-41
• 4.2.2 瞬时协同数分析41-45
• 4.2.3 场协同数与涡量、Nu数对比分析45-47
• 4.3 本章小结47-49
• 第五章 基于火积耗散理论的传热评价49-57
• 5.1 火积耗散函数计算方法50-51
• 5.2 计算结果分析51-56
• 5.2.1 周期平均火积耗散分析51-53
• 5.2.2 瞬时火积耗散分析53-56
• 5.3 本章小结56-57
• 第六章 结论与展望57-59
• 6.1 全文总结57-58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果64

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 潘宝霞;贾朝阳;;挤出机双流道筒体的设计及换热能力的计算与分析[J];工程塑料应用;2010年09期

2 许建柳;;复合墙体室内温度响应研究[J];四川建筑科学研究;2010年03期

3 李茜;苏华;李晓虹;张燕;;地源热泵竖埋U形换热器一维数值模型[J];四川建筑科学研究;2012年02期

4 李传瑞;王立涛;葛仁余;余小鲁;陈志浩;;CSP连轧过程变形的有限元分析[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年04期

5 宋如敏;王恒青;;农产品加工的供热管道在传输过程中的热损耗分析[J];安徽农业科学;2009年02期

6 丁凯凯;冯士维;郭春生;刘静;;大气与真空下功率VDMOS散热特性研究[J];半导体技术;2011年07期

7 刘达德;;对于改进国产内燃机车冷却系统的几项建议[J];北方交通大学学报;1986年03期

8 翟唤春,尚娜,王浚;环境试验设备的状态空间法仿真设计[J];北京航空航天大学学报;2004年02期

9 郭兴旺;丁蒙蒙;;热障涂层红外热无损检测的建模和有限元分析[J];北京航空航天大学学报;2009年02期

10 张利珍;王晓明;董素君;王浚;;高超声速飞行器热载荷计算及影响因素分析[J];北京航空航天大学学报;2009年03期

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年

2 左远志;熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性[D];华南理工大学;2010年

3 姚栋伟;汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的空燃比控制技术研究[D];浙江大学;2010年

4 朱登亮;槽形竖壁冷凝强化规律研究与结构优化[D];华东理工大学;2011年

5 李国富;高温岩层巷道主动降温支护结构技术研究[D];太原理工大学;2010年

6 阎秦;太阳能辅助燃煤发电系统热力特性研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

7 李先春;褐煤提质及其燃烧行为特性的研究[D];大连理工大学;2011年

8 谭晓倩;活化生土基低碳节能村镇建筑材料研究[D];大连理工大学;2011年

9 程秀花;温室环境因子时空分布CFD模型构建及预测分析研究[D];江苏大学;2011年

10 徐高春;面向环保的高速全自动冷镦机优化研究与系统实现[D];上海大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 蔡骏驰;大空间内混合与热分层试验研究[D];华北电力大学;2015年

，

本文编号：727089