竖直圆管内超临界RP-3不稳定流动与传热研究

发布时间：2020-06-05 16:46

【摘要】：本文通过实验研究及数值模拟的方法分别研究了竖直圆管内超临界压力航空煤油RP-3的流动不稳定性及传热特性。本文在进行不稳定性流动实验之前,给出一种13组分替代模型用于计算RP-3的热物性。实验段管内径为2 mm,实验段内流体位于层流及过渡区。通过实验研究发现两种不同的不稳定流动,第一种不稳定流动出现时伴随着传热强化现象,此时的内壁温接近拟临界温度,这种情况下,流动不稳定性由拟沸腾机理产生;另一种不稳定流动在流体出口温度接近拟临界温度时发生,此时不稳定流动的产生主要由RP-3在流动方向上的密度变化产生的压力波引起。实验还研究了入口压力、壁面热流密度及入口雷诺数对流动不稳定性的影响,升高入口压力及壁面热流密度能够有效地减弱流动不稳定性;入口雷诺数对不稳定流动的影响较为复杂,升高入口雷诺数的过程中出现了上述两种类型的不稳定流动。通过实验数据还得到了流动的稳定边界以及不稳定流动发生后的对流传热关系式,分别用于定量预测不稳定流动是否能够出现及不稳定流动出现后管内的对流传热情况。本文还采用数值模拟的方法对竖直圆管内超临界压力航空煤油RP-3的对流传热特性进行研究,主要分析了入口压力、质量流量、热流密度及入口温度对对流传热的影响,升高入口压力,传热系数降低,不利于对流传热;升高质量流量或入口温度有助于对流传热,而热流密度对对流换热的影响较为复杂,当热流密度较低时,热流密度对对流换热过程几乎没有影响,当热流密度较高时,随着热流密度的增加,努塞尔数增加,对流换热得到强化。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V231

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本文编号：2698331