温度梯度下Taylor-Couette流动特性研究

发布时间：2021-06-17 15:18

　　Taylor-Couette（T-C）流动因为其结构简单却能产生丰富的流态一直是流体力学领域内的经典研究装置。传统的研究都集中在牛顿流体领域,对非牛顿流体,特别是粘弹性流体的研究比较少,尤其是考虑了径向温度梯度的粘弹性流体T-C流动研究。本文以T-C流动为基础,利用数值软件Open FOAM对不同流体在不同工况下的流动进行数值模拟,研究了牛顿流体和粘弹性流体在同轴圆筒间隙内的纯自然对流、等温条件及非等温条件下的T-C流动,并分析了转速（Re表征）,温度梯度（Ra表征）,弹性应力（Wi表征）对流动状态的影响。首先,根据各流体不同的边界条件确定数值模拟过程中所采用的控制方程组,对于考虑了温差效应的求解中,引入Boussinesq假设。选择合理的无量纲参数对方程组无量纲化得到无量纲控制方程组和无量纲数在Open FOAM中编译实现,随后详细介绍了求解器的验证过程,确定了T-C流动的临界Re数范围,且所有粘弹性流体的模拟计算都采用FENE-P模型。其次,同轴圆筒间隙内的纯自然对流的数值模拟中,根据流体各自的控制变量,对不同Ra数下的牛顿流体,不同Ra数和Wi数下的粘弹性流体展开研究。通过分析速... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Taylor-Couette流动结但是，由高转速或高粘度的流动状态

T-C流动的实际应用[4]

粘弹性流体流动特性示例

【参考文献】：
期刊论文
[1]同轴套管间涡旋流动及强化传热数值模拟[J]. 彭华俊,叶立,童正明,林海波.  水资源与水工程学报. 2014(06)
[2]压水堆主泵飞轮周围间隙流中泰勒涡传热特性的数值研究[J]. 罗宇辰,刘应征,陈汉平.  原子能科学技术. 2014(03)
[3]黏弹性流体纯弹性不稳定现象研究综述[J]. 阳倦成,张红娜,李小斌,蔡伟华,张彦,李凤臣.  力学进展. 2010(05)
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[6]有轴向通流的双旋转轴间流动换热的数值模拟[J]. 付德斌,丁水汀,徐国强,陶智.  北京航空航天大学学报. 2003(08)
[7]旋转同心圆筒间Couette-Taylor流动的数值模拟[J]. 刘难生,董宇红,陆夕云,庄礼贤.  中国科学技术大学学报. 2002(01)
[8]聚合物添加剂对Taylor-Couette流的影响及减阻机理[J]. 王海林,李忠,朱均.  润滑与密封. 1999(02)
[9]Couette-Taylor实验系统研制成功[J]. 孙永达.  实验力学. 1988(02)

硕士论文
[1]沟槽尺寸对环隙内流动及其传热特性影响的研究[D]. 朱鹣.江苏大学 2016
[2]基于OpenFOAM的可压缩流动与传热大涡模拟数值研究[D]. 张祎.哈尔滨工业大学 2015
[3]FLUENT在粘弹性流体流动数值模拟中的应用[D]. 郑智颖.哈尔滨工业大学 2013
[4]粘弹性流体Taylor-Couette流动不稳定现象研究[D]. 阳倦成.哈尔滨工业大学 2010



本文编号：3235441