非平整基底上液膜流动涡的生成及演化特性研究

发布时间：2017-09-20 03:16

  本文关键词：非平整基底上液膜流动涡的生成及演化特性研究

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【摘要】：液膜流动现象在日常生活与工程工业中较为常见。在对液膜流动研究的初期,绝大多数主要集中于平整壁面。然而对于非平整壁面上的液膜流动,由于壁面的扰动影响,将会呈现出更加复杂的动力学现象,如漩涡的产生、表面波的出现、共振现象等。此外,液膜的高效传热传质技术在工程领域也有重要的作用。本文利用Gambit软件对倾斜波纹壁面进行模型建立及网格划分,基于Fluent数值模拟软件,建立了倾斜非平整壁面上气-液两相液膜流动的数值模型。分析研究了壁面结构内漩涡的演化过程,探究流动过程中漩涡生成的原因,并研究改变流体入口雷诺数,改变壁面结构,改变波纹壁面的倾斜角度,改变流体温度等影响因素条件下,波纹结构内漩涡特性的变化,以及分析漩涡特性对自由液面的波动程度、自由液面的相位的影响。研究表明,在较低雷诺数条件下,波纹结构内不易形成涡。随着雷诺数的增大,漩涡生成,且涡的大小呈现增大的趋势,形状也发生了变化;波纹结构内的漩涡均随振幅增大而增大,且振幅越大漩涡越不规则;壁面的倾斜角度发生变化,波纹结构内的漩涡特性随之发生变化,但是自由液面的相位角变化不明显,液膜厚度略有增加;表面张力影响整个流场的流动结构,对于液膜流动至关重要。此外,对不同波纹结构壁面上液膜流动的传热特性进行研究。模拟改变壁面结构、流体流量等影响因素,波纹结构内的漩涡的大小位置和形态对壁面传热系数、温度分布的影响。
【关键词】：非平整壁面 液膜 涡结构 传热 数值模拟
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 国内外发展研究现状9-14
• 1.2.1 液膜自由界面追踪方法9-10
• 1.2.2 液膜流动特性的研究10-11
• 1.2.3 表面波特性的研究11-12
• 1.2.4 传热传质特性的研究12-14
• 1.3 研究内容14-15
• 第2章 数值模拟研究数学模型15-21
• 2.1 控制方程15-17
• 2.2 边界条件17-18
• 2.3 初始条件18
• 2.4 网格划分及数值方法18-19
• 2.5 物性参数19-20
• 2.6 本章小结20-21
• 第3章 冷态条件下液膜流动漩涡特性的影响研究21-39
• 3.1 引言21
• 3.2 物理模型21-22
• 3.3 网格无关性验证及CFD计算验证22-24
• 3.4 涡的演化过程24-26
• 3.5 自由液面波动图26-29
• 3.6 不同影响因素的模拟结果及分析29-37
• 3.6.1 入口Re的影响29-30
• 3.6.2 波纹壁面结构的影响30-33
• 3.6.3 壁面倾斜角度的影响33-35
• 3.6.4 液体粘性的影响35-36
• 3.6.5 表面张力的影响36-37
• 3.7 本章小结37-39
• 第4章 热态条件下漩涡对传热特性的影响研究39-46
• 4.1 引言39
• 4.2 物理模型39-40
• 4.3 壁面结构对传热的影响40-42
• 4.4 入口流量对传热的影响42-43
• 4.5 波纹壁面的局部瞬态传热系数43-44
• 4.6 本章小结44-46
• 第5章 结论与展望46-48
• 5.1 结论46-47
• 5.2 展望47-48
• 参考文献48-51
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果51-52
• 致谢52

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本文编号：885575