周期性狭缝射流冲击换热的实验装置改进及数值模拟

发布时间：2017-09-03 01:14

  本文关键词：周期性狭缝射流冲击换热的实验装置改进及数值模拟

  更多相关文章： 狭缝射流 换热板 外循环浴槽 强化换热 数值模拟

【摘要】：射流冲击传热是一种极其有效的强化传热方式,因其具有极高的局部传热效率,因而受到了广泛的关注和研究。出于对周期性射流信号与狭缝喷嘴射流两者的综合考虑,本文对周期性狭缝射流冲击强化传热进行了初步的研究。首先,本文对射流冲击实验系统进行了设计,主要包括硬件系统设计和软件系统设计。其中换热板是射流冲击实验硬件系统研制的重点,主要从换热板的布线、电气性能和性能估算三个方面对换热板进行设计。外循环浴槽的设计为换热板的标定实验提供恒定的温度环境,重点从外循环浴槽的性能估算、压力损失计算设计。其次,在所搭建的实验台上进行狭缝射流冲击换热实验,分析了不同的喷嘴横截面对Nu数的影响。实验研究表明:在稳态射流情况下,狭缝射流冲击的换热效果总体上更加均匀,而圆形和方形的换热效果几乎重合;在驻点附近的方形射流的换热效果更好,而圆形次之,狭缝的最差。最后,对不同占空比和倒角的双喷嘴狭缝冲击射流强化传热进行数值模拟。对于不同占空比的双喷嘴狭缝射流,研究表明与稳态射流的传热性能相比,相位差使相邻两喷嘴间的速度错开,且错开的速度无相互影响或者相互影响较小时,强化传热效果达到最好;在频率为0~100Hz之间,占空比为0.5时频率大于阈值50Hz的强化传热减弱,而占空比为0.25的传热效果受频率的影响较小。对于不同倒角的双喷嘴狭缝射流,研究表明减小倒角角度在一定程度上增加湍流强度,可以强化传热效果;而增加倒角长度使得湍流强度的范围更广。
【关键词】：狭缝射流 换热板 外循环浴槽 强化换热 数值模拟
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK124;O358
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• abstract7-15
• 1 绪论15-26
• 1.1 课题研究背景及意义15-16
• 1.2 研究现状16-25
• 1.2.1 实验研究现状17-19
• 1.2.2 数值模拟研究现状19-20
• 1.2.3 非稳态射流冲击研究现状20-23
• 1.2.4 狭缝射流冲击研究现状23-25
• 1.3 本文研究的主要内容25-26
• 2 射流冲击理论26-30
• 2.1 射流冲击定义26
• 2.2 射流冲击分类26-27
• 2.3 射流冲击的流动特性27-28
• 2.4 典型的周期性射流信号及狭缝喷嘴结构28-29
• 2.4.1 周期性射流信号28
• 2.4.2 重要参数说明28-29
• 2.4.3 狭缝喷嘴结构29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 射流冲击实验系统整体设计30-40
• 3.1 射流冲击实验系统介绍30-31
• 3.2 硬件系统设计31-37
• 3.2.1 气源管路31-32
• 3.2.2 流量测量控制32
• 3.2.3 换热板及温度测量32-34
• 3.2.4 实验台及导热损失计算34-36
• 3.2.5 数据仪器采集36-37
• 3.3 软件系统设计37-39
• 3.3.1 换热板标定37-38
• 3.3.2 导热损失测量38
• 3.3.3 射流冲击数据采集38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 换热板及外循环浴槽装置的研制40-63
• 4.1 换热板的研制40-48
• 4.1.1 换热板的布线40-41
• 4.1.2 换热板的电气特性41-45
• 4.1.3 换热板的性能估算45-48
• 4.2 外循环浴槽的研制48-51
• 4.2.1 外循环浴槽的性能估算48-49
• 4.2.2 外循环浴槽的压力损失估算49-51
• 4.3 铂电阻温度计的标定实验51-53
• 4.4 外循环浴槽的测试实验53-56
• 4.4.1 测试实验原理53-54
• 4.4.2 测试实验结果54-56
• 4.5 换热板的标定实验及分析56-62
• 4.5.1 热电阻测温原理56-57
• 4.5.2 换热板的标定系统57-58
• 4.5.3 标定步骤及结果58-60
• 4.5.4 均匀性及稳定性分析60-62
• 4.6 本章小结62-63
• 5 狭缝射流冲击换热的实验研究63-68
• 5.1 实验基本原理63-64
• 5.2 实验方法和步骤64-65
• 5.3 狭缝射流冲击实验结果65-66
• 5.4 实验误差分析66-67
• 5.4.1 环境误差的影响66
• 5.4.2 人员误差的影响66
• 5.4.3 测量仪器误差的影响66-67
• 5.5 本章小结67-68
• 6 周期性狭缝射流冲击换热的数值模拟68-80
• 6.1 不同占空比的双喷嘴狭缝冲击射流强化传热的数值模拟68-75
• 6.1.1 物理模型68-69
• 6.1.2 控制方程69
• 6.1.3 边界条件以及数值方法69-70
• 6.1.4 数值模拟结果及分析70-71
• 6.1.5 不同占空比下的传热分析71
• 6.1.6 相位差对传热特性的影响71-74
• 6.1.7 频率对传热特性的影响74-75
• 6.2 不同倒角的双喷嘴狭缝冲击射流强化传热的数值模拟75-79
• 6.2.1 喷嘴模型及参数说明75-76
• 6.2.2 倒角角度对传热特性的影响76-77
• 6.2.3 倒角长度对传热特性的影响77-79
• 6.3 本章小结79-80
• 7 全文总结及展望80-83
• 7.1 全文总结80-81
• 7.2 展望81-83
• 参考文献83-88
• 作者简介88

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本文编号：781987