一、窄缝环形通道内单相液体传热和压降的实验研究(论文文献综述)
吴佩霖[1](2021)在《螺旋细通道内单相强化传热及流动沸腾传热研究》文中研究指明随着近年来科学技术的不断提高,许多行业中所使用的设备正朝着微型化的方向发展。由于紧凑的设备在工作时单位面积会产生更高的热量,导致常规的散热手段已经不能满足越来越严苛的设备散热要求。螺旋细通道换热器因其换热面积大、结构紧凑等优势在航空航天及微机电系统等领域得到了广泛的应用,然而由于其特殊结构导致工质在其中的流动传热过程不同于直通道,因此需要对螺旋细通道中的强化换热进行探究以满足更高的散热要求。为给螺旋细通道换热设备的强化提供理论基础,本文采用蒸馏水为工质研究了螺旋细通道内的单相强化传热及流动沸腾传热,研究的具体内容如下:(1)为研究工质为单相状态下涡发生器对矩形截面螺旋细通道传热与熵产的影响,采用RNGκ-ε湍流模型对内置5种不同涡发生器的螺旋细通道的传热和熵产进行了数值研究。选取的涡发生器结构为具有相同长宽高的矩形、棱形、椭圆形及两种放置方式不同的三角形。在热流密度300 k W/m2和雷诺数Re(4500~12000)的条件下,对内置不同涡发生器的螺旋细通道与光滑螺旋细通道的摩阻系数、努赛尔数、热阻、总熵产进行分析。结果表明,在研究的雷诺数范围内,5种加入涡发生器结构的通道内流体努赛尔数、摩阻系数均大于光滑通道,热阻均低于光滑通道。当Re≤7500时总熵产率均低于光滑通道,而7500<Re<12000时反之。综合研究结果表明矩形涡发生器结构能源利用率最佳,但涡发生器对工质为单相状态下螺旋细通道的传热性能提升并不显着。(2)为研究气液两相流在矩形截面螺旋细通道内的液相分布及压降特性并为螺旋细通道中的沸腾传热实验提供理论依据,建立了光滑螺旋通道及内置矩形涡发生器的螺旋通道两种模型,在进口速度uin=0.22~0.32 m/s,进口含气率α=0.55~0.59的条件下以空气-水两相流为工质进行了数值模拟。结果表明同常规尺度螺旋通道相同,在研究的范围内通道内液体受离心力的影响被甩向螺旋通道外侧,而气体分布于通道内侧。进口含气率的增加会减少通道外壁面的液膜厚度。通道内置的矩形涡发生器可使内部工质产生二次流从而增强混合,有效提升截面含气率。除此之外,进口速度的增大、进口含气率的减小及矩形涡发生器的加入均会使矩形螺旋细通道内两相压降增大。(3)实验研究了以蒸馏水为工质的螺旋细通道内沸腾传热过程。实验的质量流率范围为115.92~330.77 kg/(m2·s),加热功率范围为0~600 W,入口温度取3个,分别为55℃、68℃和80℃。实验研究了各实验参数对螺旋细通道局部沸腾换热系数及沸腾不稳定性的影响,还将实验所得的传热系数实验数据与已有关联式进行了比较。在此基础上对其中预测精度最好的关联式进行了修正。实验结果表明:稳定沸腾后质量流率对通道局部传热系数的影响很小;流动不稳定性会随着质量流率、入口温度的增加而增加,会随着热流密度的增加先增大再减小;修正后的关联式平均绝对误差为8.9%,可较精准预测本次实验中的实验数据。
李成喆[2](2019)在《窄缝内液体的流动与传热特性研究》文中研究表明随着现代科技的迅速发展、电子工业的实际需求、高热通量设备的应用以及散热空间的限制,对减小换热器尺度及其高效散热结构传热机理的研究越来越受到重视。与传统大尺度换热器相比,微小通道散热的显着优点有体积小,可以广泛应用各个领域特别是电子器件冷却;微小通道内的液体可以被迅速发展成核态沸腾,具有高效且强大的换热能力;可以批量生产,降低成本。因此其广泛应用于微电子工程、化工行业、航空航天、生物工程等领域。本文利用数值模拟的方法,采用层流模型,有限体积法对方程进行离散,SIMPLE算法处理速度与压力的耦合问题,对矩形窄缝通道的流动和传热性能进行了研究。在物理模型验证的基础上,考察了流速、窄缝通道宽高比及倾斜角度对流动特性与传热性能的影响。结果表明,随着流速的增加,通道内努塞尔数增加、压降增加、阻力系数减小;矩形窄缝通道宽高比越大,传热能力越强,流动阻力越小,当宽高比为10时传热性能达到最优。低雷诺数的情况下,由于重力相对于壁面效应的作用影响太小,通道倾斜度对窄缝内的传热性能及流动阻力影响不大。相比于常规尺度,窄缝小通道增大了水的表面积,更容易与加热壁面接触,对流传热系数远远高于常规通道。为进一步提高窄缝通道的换热性能,本文在矩形通道中加入微柱,通过单因素法研究了通道与微柱高度比H/h、间距直径比S/d、倾斜角度、截面形状及排列方式对通道的换热特性与流动阻力的影响。研究表明,随着h增大,微柱间隙速度增大,尾迹区高温区域越多,努塞尔数和阻力系数增大;通过改变S/d,发现当近壁面对微柱作用与微柱间的相互作用共同影响时,传热效果最好;当微柱倾斜与水流方向相同时,在产生扰流的同时也起到了推动作用,换热性能增强;截面为菱形的微柱由于两棱角暴露在流体中,更易导致水的激烈碰撞,形成涡流。综合考虑传热因子,研究得出带微柱结构的矩形通道最佳结构为:高度h=0.75mm、间距与直径比S/d=2、倾斜角度?=60°、截面形状为菱形、排列方式为错排。最后研究了非均匀热流密度下,水和乙二醇在窄缝通道的换热情况。研究表明,由于水的导热性好,粘度低,故水的传热性能更好。同时分析了非均匀热流下,水在三种截面微柱通道的流动与换热效果。发现与均匀热流比努塞尔数有所增强,这是因为微柱群集中在高热流密度区域造成的,菱形截面强化传热效果最好。并将自然对流与强制对流进行比较,结果表明前者传热性能远不如后者,要想达到更高的传热效果需要给定一定的入口流速。
冯振飞[3](2018)在《电场作用下扰流螺旋线圈与纳米流体强化细通道流动沸腾传热研究》文中研究表明为了进一步提高微细通道换热器的传热性能,不少研究者将传统的强化传热技术应用于微细通道换热器中进行研究。然而在实际应用中,由于部分热交换系统特殊结构的限制和高负荷传热强度的要求,在微细通道换热器上应用单一强化传热技术已无法满足实际需求,因此有必要将复合强化传热技术应用于微细通道换热器中。鉴于此,本文主要目标是将电场强化传热技术、螺旋线圈强化传热技术和纳米流体强化传热技术应用到细通道中进行研究,特别是研究它们相互复合时的强化传热效果。围绕这一目标,主要开展了以下研究工作:(1)电场作用下细通道流动沸腾研究。提出一种带有线状电极结构的细通道热沉。单一细通道宽2 mm,高2 mm。作为正极的线状电极位于通道中部以便产生不均匀电场。实验研究了有无电场作用下R141b工质在垂直细通道热沉的流动沸腾特性,并采用高速摄像仪进行可视化研究,进而分析有无电场作用下流动沸腾过程中汽液界面变化的特征。此外还从物理角度初步探析了其变化的机理。结果表明电场作用下会产生更多的蒸气,以至于流型的转变提前发生,且电场致使汽泡的运动行为发生改变,进而强化传热。电场强化传热效果在泡状流和弹状流区域显着,而在搅拌流和环状流区域比较弱或不明显。在目前实验条件下有电场时最大传热系数为5.57 kW/(m2·K),电场传热强化比率在1.0~2.48之间。电场对总压降和单位长度两相摩擦压降有一定影响,但是影响不大且规律不明显。在高低热流密度时压降波动随电场强度增大而增强,而在中等热流密度时压降波动随电场强度增大反而减弱。Hurst指数分析表明压降波动过程具有不同程度的非周期长程相关性,可能会导致系统出现混沌现象。此外,结合实验数据,分别基于Sun-Mishima传热和Li-Wu(2011)压降的关联式上提出适用于预测电场作用下细通道的两相传热系数和压降的关联式,两者预测的平均绝对误差分别为8.5%和6.4%。(2)电场作用下内置螺旋线圈细通道流动沸腾研究。内置螺旋线圈细通道内单相液体流动与传热的数值研究表明,线圈使得通道内存在涡流,进而强化对流传热,此结果为流动沸腾分析提供一定的参考。实验研究了有无电场作用下内置螺旋线圈细通道的流动沸腾特性。结果表明,线圈可提供稳定的沸腾汽化核心。在泡状流和弹状流区域,线圈使得小汽泡的运动行为和受限汽泡的汽液界面形状变化比较随机,有电场时更加随机。在环状流区域,线圈使得液膜的液体量比较充裕,利于在液膜里形成稳定的沸腾汽化核心。不管是否施加电场,内置线圈细通道的传热系数、总压降、两相总压降和单位长度两相摩擦压降都高于未置入线圈的细通道(光滑细通道),且线圈强化传热效果在泡状流和弹状流区域比较显着。在大部分工况下线圈细通道的电场传热强化比率低于光滑细通道。对于线圈细通道,在目前实验条件下无电场和有电场时最大传热系数分别为5.60kW/(m2·K)和10.43kW/(m2·K),电场传热强化比率在1.0~1.86之间。此外,不管是否施加电场,线圈在一定程度上抑制细通道流动沸腾的流动不稳定性。(3)电场作用下细通道内纳米流体流动沸腾研究。实验研究了有无电场作用下光滑细通道内TiO2/R141b和TiO2/Span80/R141b纳米流体的流动沸腾特性。结果表明,无电场时Ti02/R141b和TiO2/Span80/R141b的传热系数分别比R141b平均增大了 20%和10%。有电场时TiO2/R141b和TiO2/Span80/R141b的电场传热强化比率的范围分别为1.01~1.58和1.01~1.85。电场对纳米流体的总压降和单位长度两相摩擦压降有一定的影响,但是影响不大且规律也不明显。在无电场条件下,低热流密度时纳米流体对压降影响不明显,高热流密度时纳米流体压降略高于纯工质,且TiO2/Span80/R141b略高于TiO2/R141b。此外,未经Span80分散剂修饰的纳米颗粒会在电场作用下附着在正极上,使得纳米流体稳定性下降,表明此类纳米流体不适合与电场强化传热技术复合。因此仅研究了内置线圈细通道内TiO2/Span80/R141b的流动沸腾特性。无电场时纳米流体的传热系数与纯工质相比,最大增大了 10%。有电场时纳米流体的传热强化比率的范围为1.01~1.61。无电场作用下,低热流密度时大部分工况的纳米流体总压降和单位长度两相摩擦压降与纯工质比较接近,而高热流密度时纳米流体总压降和单位长度两相摩擦压降均大于纯工质,总压降和单位长度两相摩擦压降最大分别增大了 8.4%和10.6%。有电场作用下,纳米流体的总压降和单位长度两相摩擦压降平均比无电场的高6.8%和8.2%。(4)电场、螺旋线圈和纳米流体及其复合的综合性能评价。评价结果表明大部分强化技术在泡状流或弹状流时才体现出优良的综合性能,而在搅拌流或环状流时,这些强化传技术综合性能出现明显差异。在中高热流密度时(即流型为搅拌流和环状流),纳米流体、电场和纳米流体/电场这3种强化技术的综合性能不理想或无效,而线圈、线圈/电场、线圈/纳米流体和线圈/纳米流体/电场这4种强化传热方式对综合性能反而起到恶化的效果。
周展如[4](2018)在《高热流密度下过冷流动沸腾传热及其应用研究》文中提出过冷流动沸腾是指主流液体温度低于饱和温度,加热壁面周围液体已达到饱和温度,加热表面虽有气体产生,但随即凝结在过冷液体中的沸腾流动传热现象。在航空、航天和核动力等高科技领域中,管内高热流密度下过冷流动沸腾传热的应用十分广泛。在工程应用中,多数窄缝流道换热设备的冷却介质大都会处于过冷状态,由于高热流密度的影响,过冷流动沸腾传热在整个设备的换热中起着非常重要的作用。因此,研究管内过冷流动沸腾传热是非常必要的。本文围绕管内过冷流动沸腾传热问题开展了一系列研究,主要工作和成果如下:(1)研究管内过冷流动沸腾两相流特征点,包括过冷沸腾起始点、过冷沸腾有效空泡起始点、临界热流密度等。建立过冷流动沸腾特征点的实验数据库;收集过冷沸腾起始点、过冷沸腾有效空泡起始点及临界热流密度等的计算模型与经验关联式,分析流动参数及有关无量纲参数对特征点的影响。根据数据库实验数据分析比较发现:沸腾起始点模型中Sato–Matsumura模型的预测效果最好;有效空泡起始点模型中Dix模型表现较好;临界热流密度模型中适用性最好的关系式是Hall–Mudawar模型。此外,对质量流速、压力、过冷度、截面尺度等参数、以及有关无量纲参数对特征点的影响进行了分析。通过对过冷流动沸腾两相流特征点的研究,深入了解和掌握过冷流动沸腾传热过程,且在过冷流动沸腾传热的工程应用中应该促使过冷沸腾起始点与过冷有效空泡起始点的发生而避免临界热流密度的发生。(2)本文详细的回顾了26个过冷流动沸腾传热计算模型,建立管内过冷流动沸腾传热与流动特性的实验数据库。利用数据库内实验点对26个过冷流动沸腾计算模型的预测值与实验值进行误差分析,其中误差最小的是Baburajan模型,其平均绝对误差是21.8%。分析发现过冷流动沸腾传热系数与流速/质量流量,压力及过余温度均呈递增关系,且在不同的实验条件下表现较好的模型也不同。本文深入对过冷流动沸腾进行了机理研究,根据数据库内的实验数据,通过对多个无量纲数分析,利用最小二乘法,拟合出新的过冷流动沸腾传热系数关联式,其平均绝对误差值为11.5%,平均相对误差值为0.97%。通过对过冷流动沸腾传热计算模型的研究,使过冷流动沸腾传热过程更加清晰,计算模型更加精确。(3)管内过冷流动沸腾换热的数值模拟研究。建立合理的物理模型,采用FLUENT中的RPI模型的计算方法,壁面RPI模型以热量平衡为校验基础,通过计算气泡参量,循环迭代壁面温度,求得壁面气液相变量,从而精确描述了过冷流动沸腾现象。用实验结果与计算结果进行对比验证,并与过冷沸腾特征点计算模型和新关联式对比,分析过冷流动沸腾的流动与传热特性,为过冷流动沸腾传热的研究和应用提供参考。(4)基于已验证的管内过冷流动沸腾数值计算模型,对偏滤器水冷系统的过冷流动沸腾研究。提出偏滤器水冷系统的数值模拟方法,得到偏滤器水冷结构固体材料的温度分布及冷却管道内的流场与温度场分布;研究进口流速、进口温度及加热壁面热流密度等因素对偏滤器水冷系统的影响;对偏滤器水冷系统的冷却管外形提出改进设计,为偏滤器的应用提供有益参考。
王辉[5](2017)在《超燃冲压发动机再生冷却通道内近临界压力区流动与传热特性研究》文中研究说明本文以实验研究为主,结合理论分析对超燃冲压发动机再生冷却通道内近临界压力区的传热特性和热声不稳定特性进行了系统的研究。实验中采用单直圆管内的对流换热过程模拟超燃冲压发动机再生冷却过程,采用电加热方式模拟燃烧室的壁面热流,实验管尺寸、入口流量、加热热流和实验压力等与实际工况尽可能保持一致。研究了再生冷却通道内近临界压力区煤油传热特性。近临界压力区的传热过程可分为入口段传热、一般传热和拟沸腾传热。入口效应在入口段传热起主导作用,与流动状态和拟沸腾传热相互作用共同影响入口段传热。近临界压力区拟沸腾现象与亚临界压力下的沸腾现象类似,会显着增强再生冷却通道内的对流换热过程。拟沸腾传热特性与流动状态密切相关,层流流动中,拟沸腾现象发生时传热显着增强,加热面温度仍高于流体拟临界温度;湍流流动中,拟沸腾现象发生时传热大大强化,加热面温度甚至会低于流体拟临界温度。首次系统研究了超燃冲压发动机再生冷却通道内的热声不稳定现象。实验结果表明亚临界压力和近临界压力区都会发生热声不稳定现象。通过壁面温度分布推断流动状态建立了热声振荡模型,提出了热声不稳定现象的产生机理,即实验管出口处流动状态转变激发正反馈过程,进而发展形成热声不稳定现象。采用实验数据对热声不稳定现象的产生机理进行了验证,并对热声不稳定现象进行了分类,分别为冲击型,冲击-脉动型和脉动型。研究了再生冷却通道热声不稳定度。提出了评估再生冷却通道热声不稳定度的方法,结果表明增大实验压力会抑制热声不稳定现象的发生,而增大入口流速和提高入口温度会促进热声不稳定现象的发生。但入口温度较高时,入口温度的升高导致热声不稳定区域显着减小,当入口温度高于一定值后,热声不稳定现象不再发生。随着实验压力的增大,热声不稳定区域对应的亚拟临界数和跨拟临界数显着增大。提出了预测热声不稳定区域分布的经验公式,预测偏差低于30%,为再生冷却通道热声不稳定度评估提供依据。研究了热声不稳定现象对再生冷却通道内流动压降和传热特性的影响。揭示了热声不稳定现象对再生冷却通道内流动压降和传热特性的影响规律,得到了近临界压力区(2.5 MPa–4.0 MPa)煤油的稳态传热和热声不稳定传热经验公式,预测偏差低于20%,为超燃冲压发动机再生冷却通道设计提供依据。
李艺凡[6](2017)在《复杂结构微通道内流体流动及沸腾传热特性研究》文中认为近年来,随着微加工技术的迅速发展,以微通道为主体的微型设备和系统相继出现,如微型换热器、微混合器、微分离器、微阀、微泵等,微尺度流动和传热已经引起国际学术界的广泛关注。在微电子技术领域,高热流密度微型器件的散热量已经接近l07 W/m2量级,简单结构的微通道热沉已经无法满足冷却需求。在生物化工领域,微流控系统作为微电子机械系统的重要分支发挥着越来越重要的作用。微流控技术通过构建微通道系统来实现各种复杂的流体操纵功能。改进微通道结构能够提高微尺度下流体的混合性能、控制微液滴的生成过程,对微流控芯片的设计和应用有重要意义。本文针对微通道内流体的流动、传热及混合问题,一方面,提出了新型复杂结构微通道热沉,研究了该热沉内单相流体流动及传热特性,并对热沉的几何结构进行了优化;另一方面,对微通道热沉内的流动沸腾特性进行了实验研究,分析了不同类型微通道热沉内的沸腾流型、传热性能、压降及散热面温度特性,揭示了复杂结构微通道热沉强化沸腾传热、抑制流动沸腾不稳定性的机理。此外,还研究了微通道结构对流体混合性能及微液滴生成过程的影响。从而为微通道热沉和微流控芯片的优化设计提供指导。主要包括以下几方面内容:首先,为了进一步提升低雷诺数下凹穴型微通道的传热性能,在凹穴型微通道的中心位置处均匀布置针肋,形成了凹穴和针肋组合式微通道。通过对比矩形微通道,三角凹穴型微通道,矩形针肋型微通道、三角凹穴和矩形针肋组合式微通道,分析了凹穴和针肋组合结构对流动和传热的影响。利用熵产最小化原理分析了新型微通道热沉强化传热的原因。模拟结果表明:凹穴和针肋增加了微通道的传热面积,对通道中心主流流体产生了扰动,形成了局部混沌对流,减小了凹穴处的层流滞止区,具有显着的强化传热效果。凹穴和针肋组合结构能够减小传热不可逆性,提高热沉的传热效率。其次,研究了凹穴和针肋的几何尺寸及形状对微通道内流体流动和传热特性的影响,并对不同结构微通道热沉的综合性能进行了评价。模拟结果表明:针肋的宽度影响其对流体的分离、扰动和阻挡作用;凹穴的宽度影响其对流体的喷射-节流效应;针肋的形状影响主流分离点的位置,从而影响针肋下游漩涡区的面积及通道的压降;改变凹穴形状能够改变凹穴收缩段与主流方向的夹角,从而影响凹穴内的漩涡区及通道的摩擦损失。改变结构参数能够进一步提高热沉的传热性能。再者,建立了微尺度流动沸腾传热可视化实验系统,实现了微尺度流动可视化与传热特性同步测量。设计并加工了三种硅基并联微通道热沉,分别为:矩形微通道热沉、三角凹穴型微通道热沉、三角凹穴及矩形针肋组合式微通道热沉。采用丙酮作为工质,对三种微通道热沉内的流动沸腾特性进行了实验研究,比较了不同类型微通道内的汽泡核化特点、沸腾曲线、传热系数、压降及热沉底面温度特性。此外,分析了质量流速、热流密度对流动沸腾特性的影响。实验结果表明:质量流速和热流密度对热沉的传热性能、压降及流动沸腾不稳定性具有明显影响;矩形微通道内沸腾起始点较高,容易出现蒸汽返流和干涸现象;三角凹穴型微通道能够显着强化沸腾传热,同时减小通道压降,抑制流动沸腾不稳定性;在三角凹穴和矩形针肋组合式微通道内,液膜容易附着在凹穴及针肋处,从而推迟局部蒸干,提高临界热流密度;凹穴和针肋促进了汽泡核化,提高了汽泡脱离频率,质量流速较高时,凹穴和针肋组合式微通道热沉能够有效降低流动沸腾不稳定性。最后,为了提高微尺度下流体的混合性能,提出了一种布置窄缝和矩形针肋的微混合器,对该微混合器内流体的流动和混合特性进行了数值模拟和实验分析。利用场协同原理分析了窄缝和针肋强化混合的原因,研究了窄缝和针肋的几何尺寸对微混合器综合性能的影响。结果表明,窄缝和针肋对流体产生了挤压、加速、分离和扰动作用,使微混合器内形成了漩涡,增加了不同组分流体的接触面积,提高了混合效率。根据场协同原理,改善流体速度场与组分浓度场的协同关系能够强化混合。利用场协同原理分析了微混合器的综合性能,为微混合器性能评价提供了新的方法。此外,采用流体体积法对错流微通道内液滴的形成过程进行了三维数值模拟,研究了通道入口角度、表面张力系数以及连续相粘度对微液滴生成过程的影响,提出了拉伸挤压流型时无量纲液滴长度的关联式。结果表明,拉伸挤压流型时,两相压差和表面张力在液滴生成过程中起主导作用,微通道入口角度及流体物性参数对液滴生成周期及尺寸有明显影响。
陈冲[7](2016)在《非惯性坐标下窄矩形通道流动沸腾特性研究》文中提出船用紧凑式换热器主要由一系列的窄矩形通道组成,在摇摆条件下由于附加惯性力和船舶动力系统换热设备空间位置的周期性变化,窄矩形通道内的流量和局部热工参数都会发生周期性的波动,从而影响船舶动力装置的运行和安全,因此本文主要针对摇摆工况下窄矩形通道的沸腾流动传热特性进行实验研究和理论分析。本研究主要使用机械摇摆热工水力实验装置来模拟船舶的摇摆运动,摇摆角度为10°-20°,摇摆周期为10-20s,实验工质为去离子水,窄矩形通道的截面尺寸为2×40mm,系统压强为0.1-2.5Mpa,热流密度为10-700kW/m2,质量含气率为0-0.8。在强迫循环和自然循环实验中,窄矩形通道的热平衡达均到95%以上。在摇摆工况下随着通道质量流量的周期性波动,壁面温度和热流密度都会产生周期性的波动,且内、外壁面温度和热流密度波动的振幅及相位都不同。对内壁面温度和热流密度的波动进行理论计算,结果表明壁面温度和热流密度波动的振幅是摇摆周期和内壁面温度波动振幅的函数,内、外壁面温度和热流密度的相位差只与摇摆周期有关。基于内壁面温度和热流密度的计算结果,对摇摆工况下局部沸腾换热系数进行分析,结果发现窄矩形通道沸腾换热系数的波动振幅随着摇摆角度、摇摆周期、热流密度、质量流速的增加而增加,随着系统压强的增加而减小。对沸腾区域局部热工参数进行分析发现,由于摇摆运动使实验通道的空间位置发生周期性变化,汽水混合物在冷凝器入口处出现周期性的拥塞和疏通,导致系统压强出现周期性的变化,系统压强的变化引起窄矩形通道沸腾区域局部热工参数的周期性波动,在短周期工况下系统压强和局部压降波动的相位差为π。在稳态工况下对窄矩形通道饱和沸腾传热系数进行了实验研究和理论分析,结果表明窄矩形通道饱和沸腾换热的主要机理为强迫对流换热,并根据叠加原理建立了饱和沸腾换热系数的经验关系式,新关系式沸腾换热系数预测值和实验值的平均相对误差为14.4%对稳态和摇摆工况下窄矩形通道自然循环流动和传热特性进行了实验研究和理论分析,结果表明在单相区域自然循环质量流速和换热系数随着热流密度的增加而逐渐增加,在欠热沸腾区域随热流密度增加换热系数增加的梯度比质量流速增加的梯度大,在饱和沸腾区域随热流密度的增加换热系数增加的梯度比质量流速增加的梯度小,在流量突降区域随着热流密度的增加自然循环质量流速迅速减小,而沸腾换热系数迅速增加。摇摆运动使单相自然循环时均换热系数大于稳态值,且随着摇摆角度和摇摆频率的增加,时均沸腾换热系数逐渐增加。对比强迫循环和自然循环工况下质量流速随热流密度的变化规律发现,在欠热沸腾区域强迫循环质量流速随热流密度的增加而逐渐减小,在饱和沸腾区域强迫循环质量流速主要受到自然循环驱动压头的影响。根据环状流液膜的质量、动量方程及气芯的动量方程建立了窄矩形通道的沸腾环状流模型,环状流区域沸腾换热系数和压降梯度实验值和模型计算值的平均相对误差分别为16.4%和14.3%。环状流液膜厚度随着热流密度、入口温度和轴向距离的增加而减小,随着质量流速和窄缝高度的增加而增加;在层流边界层区域液膜流速增加的梯度比湍流边界层区域液膜流速增加的梯度大,靠近气液交界面处液膜流速的梯度明显增加。
韩东[8](2013)在《摇摆状态下矩形通道内流动沸腾阻力特性研究》文中研究说明2011年3月,日本福岛核事故的发生,使全世界对核电安全问题得到了前所未有的高度重视。故在核反应堆安全问题中,深入研究两相流动和沸腾换热在工程中的应用,具有非常重要的意义,本文通过阅读大量国内外相关文献,对已有实验装置进行了改进和完善,以去离子水为工质,实验通道为矩形窄通道,分别对竖直静止与摇摆条件下的流动沸腾阻力特性做了实验和理论方面的研究:进行竖直静止工况下的矩形窄通道内流动沸腾实验研究,考虑质量流量、出口含气率、入口过冷度、系统压力等各个因素的影响,进行多组不同工况下的实验,利用得到的实验数据分析各因素对流动沸腾压降的影响规律。同时利用实验数据对经典的两相摩擦压降模型进行了计算。将目前掌握的有关文献中ONB(Onset of Nucleate Boiling)点的实验数据进行了分析,提出相关影响因素的作用机理,Bergles-Rohsenow模型和Jens-Lottes模型及潘良明模型和苏顺玉模型预测值与实验值偏差较大。本文从定量分析方面研究两相摩擦压降和过冷沸腾起始点的影响因素问题,利用灰色理论分析具有少数据、信息不完全和经验缺乏问题的优势,通过两种不同的灰关联模型,得到了两相摩擦压降和过冷沸腾起始影响因素的强弱顺序,同时也说明把灰色理论应用于分析复杂多变的两相沸腾问题是一种可靠的新的量化方法。本文所采用的传统的邓氏灰色关联分析方法对原始数据的准确性要求很高,否则将导致计算结果出现错误,甚至与实际情况严重不符。本文的关联度计算结果从侧面验证了本实验数据的可靠性。进行摇摆状态下矩形窄通道内流动沸腾实验,改变摇摆周期与角度,进行多组不同摇摆工况下的实验,分析摇摆条件对沸腾流动阻力特性的影响情况,对比竖直静止条件下的阻力特性,提出竖直和摇摆两种工况对其的影响规律。
常威[9](2012)在《矩形细通道内流动沸腾特性分析及实验研究》文中指出对微细通道内流动沸腾现象的研究,已成为近期传热学领域的一个新的研究热点。本文以深入探究传热机理,明确微细尺度下的流动沸腾新特性为目的,以流动沸腾的流型、传热和压降特性为着手点,对矩形细通道内的流动沸腾现象进行了理论分析、实验观测和数值模拟研究。通过对微细通道内工质流动沸腾过程中单个气泡进行气泡动力学分析,推导得到了气泡脱离直径Dd的表达式,指出当微细通道宽度S小于气泡脱离直径Dd时,受限泡状流的存在状态,并进一步分析了这一流型的流动特征。对受限泡状流进行单独研究,并细化传统流型分类,为进一步深入研究通道尺度对于流型、传热和阻力特性的影响奠定了基础,为微细通道的划分准则提供了补充和参考,并能对已有文献中所观察到的一些特殊现象进行合理解释。利用自行设计的微细通道实验台,开展了多工况条件下竖直矩形细通道内流动沸腾现象的实验研究,采用CCD成像技术和人工神经网络相结合的方式,实现了对气液两相流型的准确和客观的识别。实验中得到的流型包括孤立泡状流、弹状流、环状流和局部蒸干区、受限泡状流,验证了流型的理论分析结果。人工神经网络在流型识别方面具有较高的可靠性和准确度,有效弥补了传统流型识别方法的不足。基于实验结果和理论分析,并考虑到受限泡状流的产生条件,本文对流型进行细分,理论推导了孤立/受限泡状流向弹状流、弹状流向环状流、以及受限通道内气泡生长段向受限泡状流的流型转变准则,所得到的预测曲线与实验结果符合较好。研究表明,微细通道内流动沸腾气液两相流的流型转变比绝热工况下有明显的推迟;在流动沸腾工况、相同热流密度和质量流速条件下,随着微细通道尺寸的减小,流型转化会在一定程度上提前产生。为了进一步研究受限泡状流流型区域的传热特性,本文结合受限气泡的流动特征,对已有三区模型进行修改,提出了可用于计算竖直矩形细通道内受限泡状流区域传热系数的理论模型,该理论模型对竖直矩形细通道内受限泡状流流型区域的传热系数表现出较好的预测能力,预测值与实验结果的平均绝对误差为9.72%。通过分析热流密度、质量流速和系统干度对受限泡状流流型区域传热系数的影响表明,作为一种由沸腾起始阶段向稳定的两相弹状流、环状流过渡的流型,受限泡状流具有核态沸腾换热和强制对流沸腾换热共同作用的特征。本文对竖直矩形细通道内流动沸腾系统压降进行分类研究,分析了实验中得到的压降数据,结果表明,两相摩擦压降的数值随质量流速的减小、通道宽度的减小和加热热流密度的上升而增大,宽度为0.5mm的通道内的两相摩擦压降更是明显高于其他尺寸通道内的两相摩擦压降数值。在此基础上,本文采用Lockhart-Martinelli关系式,综合考虑了通道尺寸、质量流速和热流密度的影响,拟合得到了新的两相摩擦压降实验关联式,其预测结果与实验数据吻合较好,尤其在通道宽度S=0.5mm的工况下,预测结果明显优于已有实验关联式。本文通过编写个性化程序对沸腾关键过程进行控制,并结合通用CFD软件实现了实验工况条件下的数值模拟研究,分别得到了对应于非受限通道和受限通道中的孤立泡状流和受限泡状流流型,明确了通道尺度对于流动沸腾流型特征以及相应的压降和传热特性的影响。此外,利用数值模拟方法时间步长可控的优势对矩形微细通道内的单个气泡由生长到受限的过程进行了准确捕捉,分析了气泡的流动特性,得到了受限气泡的速度矢量图和温度场分布。通过对比研究有重力、无重力条件下的气泡长度变化曲线,指出在数值模拟工况下,微细通道内重力对于气泡行为的影响可以忽略不计。
曾和义,秋穗正,苏光辉[10](2009)在《环形窄缝通道湍流流动换热特性分析》文中研究表明对双面加热环形窄缝通道内单相流动换热进行分析研究,提出了理论预测模型。基于该模型,对窄缝宽度分别为1.0、1.5、2.0 mm的环形通道单相湍流流动换热系数进行了理论计算,并与实验结果进行了对比,理论预测值与实验结果符合较好。研究表明:内外加热热流密度比对环形窄缝通道内的湍流流动换热过程有显着影响,在双面加热情况下,窄缝对流动换热过程强化与否,取决于内外管加热热流密度比及流动状态,即Re大小。
二、窄缝环形通道内单相液体传热和压降的实验研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、窄缝环形通道内单相液体传热和压降的实验研究(论文提纲范文)
(1)螺旋细通道内单相强化传热及流动沸腾传热研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究动态 |
1.2.1 以单相液体为工质时螺旋通道的强化研究 |
1.2.2 螺旋通道两相流动过程中的流型 |
1.2.3 以水为工质的常规尺度螺旋通道流动沸腾传热研究 |
1.2.4 以制冷剂为工质的常规尺度螺旋通道流动沸腾传热研究 |
1.2.5 其他工质的常规尺度螺旋通道流动沸腾传热研究 |
1.2.6 微细尺度螺旋通道内流动沸腾传热研究 |
1.2.7 螺旋通道内沸腾传热关联式研究 |
1.2.8 微细尺度通道中的流动沸腾不稳定性 |
1.3 本文主要研究内容 |
第二章 螺旋细通道内单相强化传热数值模拟研究 |
2.1 引言 |
2.2 模型与边界条件设置 |
2.2.1 物理模型 |
2.2.2 数学模型 |
2.2.3 模型求解与网格划分 |
2.3 数据处理 |
2.4 结果与讨论 |
2.4.1 数值方法可靠性验证 |
2.4.2 流动特性分析 |
2.4.3 传热特性分析 |
2.4.4 熵产分析 |
2.4.5 关联式拟合 |
2.5 本章小结 |
第三章 螺旋细通道内气液两相流数值模拟研究 |
3.1 引言 |
3.2 模型与边界条件设置 |
3.2.1 物理模型 |
3.2.2 数学模型 |
3.2.3 模型求解与网格划分 |
3.3 气液两相流截面含液率分布规律 |
3.3.1 进口含气率对螺旋通道内截面含液率的影响 |
3.3.2 涡发生器对螺旋通道内截面含液率的影响 |
3.3.3 速度对螺旋通道内截面含液率的影响 |
3.4 气液两相流的压降特性 |
3.4.1 进口速度对螺旋通道内两相压降的影响 |
3.4.2 涡发生器对螺旋通道内两相压降的影响 |
3.5 本章小结 |
第四章 流动沸腾实验装置与方法 |
4.1 引言 |
4.2 实验装置 |
4.2.1 实验装置与步骤 |
4.2.2 实验段 |
4.3 实验工况与步骤 |
4.4 实验数据处理 |
4.4.1 有效热流密度 |
4.4.2 流量计标定 |
4.4.3 螺旋通道内单相区及两相区的长度 |
4.4.4 流体温度 |
4.4.5 局部传热系数 |
4.4.6 局部干度 |
4.4.7 不确定度分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 螺旋细通道内沸腾传热及不稳定性的实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验结果与分析 |
5.2.1 沸腾曲线 |
5.2.2 传热系数 |
5.2.3 传热系数关联式 |
5.2.4 沸腾传热中的不稳定性 |
5.2.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
6.3 创新点 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间的科研成果 |
(2)窄缝内液体的流动与传热特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 微尺度理论 |
1.2.1 微尺度研究方法 |
1.2.2 微尺度尺寸效应 |
1.3 国内外研究动态 |
1.3.1 微小通道流动与传热研究 |
1.3.2 微小通道表面扩展及插入物研究 |
1.3.3 微小通道关联式研究 |
1.3.4 强化传热评价准则及理论研究 |
1.4 本论文研究内容 |
第二章 窄缝通道的模型建立 |
2.1 离散化方法 |
2.2 离散格式 |
2.2.1 一阶迎风格式 |
2.2.2 二阶迎风格式 |
2.3 控制方程 |
2.4 边界层理论 |
2.4.1 边界层概念及厚度 |
2.4.2 边界层微分方程 |
2.5 流场计算方法 |
2.6 数值模型 |
2.6.1 模型假设 |
2.6.2 边界条件 |
2.6.3 求解器设置 |
2.6.4 数据处理方法 |
2.7 结果验证 |
2.7.1 网格独立性验证 |
2.7.2 实验验证 |
2.8 本章小结 |
第三章 通道几何尺寸对液体流动和传热影响 |
3.1 模型宽高比的影响 |
3.1.1 模型几何参数 |
3.1.2 雷诺数对换热特性的影响 |
3.1.3 宽高比对换热特性的影响 |
3.1.4 宽高比对流动阻力的影响 |
3.1.5 模拟值与关联式的对比 |
3.1.6 最佳宽高比选择 |
3.2 通道间隙的影响 |
3.2.1 压力降分析 |
3.2.2 传热分析 |
3.2.3 速度场、温度场分析 |
3.3 倾角对传热特性的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 通道内微柱群对流体流动及传热的影响 |
4.1 物理模型 |
4.2 模型假设 |
4.3 Fluent求解选项 |
4.4 网格独立性验证 |
4.5 微柱高度的影响 |
4.5.1 速度场、温度场分布 |
4.5.2 对传热性能的影响 |
4.5.3 对流动性能的影响 |
4.5.4 综合传热因子的比较 |
4.6 微柱间距及排列方式的影响 |
4.6.1 微柱正排时速度场、温度场分布 |
4.6.2 微柱错排时速度场、温度场分布 |
4.6.3 对传热性能的影响 |
4.6.4 对流动性能的影响 |
4.6.5 模拟值与实验值及经验公式对比 |
4.6.6 综合传热因子的比较 |
4.7 微柱倾斜角度的影响 |
4.7.1 速度场、温度场分布 |
4.7.2 对传热性能的影响 |
4.7.3 对流动性能的影响 |
4.7.4 综合传热因子的比较 |
4.8 微柱形状及排列方式的影响 |
4.8.1 速度场、温度场分布 |
4.8.2 对传热性能的影响 |
4.8.3 对流动性能的影响 |
4.8.4 综合传热因子的比较 |
4.9 本章小结 |
第五章 非均匀热流密度下通道内液体的传热与流动特性 |
5.1 热流密度分布 |
5.2 数学模型 |
5.3 通道内不同介质的换热特性比较 |
5.3.1 温度场、速度场分布 |
5.3.2 对传热性能的影响 |
5.3.3 对流动性能的影响 |
5.4 不同形状微柱的传热流动特性 |
5.4.1 温度分布 |
5.4.2 对传热性能的影响 |
5.4.3 对流动性能的影响 |
5.5 强制对流与自然对流的对比 |
5.5.1 模拟方法 |
5.5.2 模拟结果分析 |
5.6 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A:攻读硕士期间取得的科研成果 |
附录B:UDF非均匀热流编程代码 |
(3)电场作用下扰流螺旋线圈与纳米流体强化细通道流动沸腾传热研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 电场强化传热研究 |
1.2.2 微细通道结构研究 |
1.2.3 微细通道内纳米流体传热研究 |
1.2.4 复合强化传热技术研究 |
1.3 课题来源及本文主要研究工作 |
1.3.1 课题来源 |
1.3.2 主要研究工作 |
第二章 细通道流动沸腾实验装置及方法 |
2.1 引言 |
2.2 沸腾工质的选择及纳米流体的制备 |
2.2.1 沸腾工质的选择 |
2.2.2 纳米流体的制备 |
2.3 实验系统 |
2.3.1 实验装置 |
2.3.2 测试段 |
2.3.3 实验数据的采集 |
2.4 实验工况及步骤 |
2.4.1 实验工况 |
2.4.2 实验步骤 |
2.5 实验数据处理及不确定度分析 |
2.5.1 传热数据处理 |
2.5.2 压降数据处理 |
2.5.3 压力与压降的波动数据处理 |
2.5.4 不确定度分析 |
2.6 本章小节 |
第三章 电场作用下细通道流动沸腾研究 |
3.1 引言 |
3.2 流动沸腾可视化 |
3.2.1 细通道流动沸腾的流型 |
3.2.2 高速视频图像 |
3.2.3 有无电场作用的汽泡成长规律及运动路径 |
3.3 电场作用下汽泡受力分析与运动机理初探 |
3.3.1 小汽泡 |
3.3.2 受限汽泡 |
3.4 传热性能分析 |
3.4.1 传热系数 |
3.4.2 传热强化比率 |
3.5 时均压降特性分析 |
3.5.1 总压降 |
3.5.2 汽液两相压降 |
3.5.3 单位长度两相摩擦压降 |
3.6 压力和压降波动特性分析 |
3.6.1 进出口压力和压降的时域信号及其PDF特征 |
3.6.2 压降波动信号的Hurst指数分析 |
3.7 本章小结 |
第四章 电场作用下细通道饱和流动沸腾传热与压降预测模型 |
4.1 引言 |
4.2 传热模型 |
4.2.1 现有传热模型的评价 |
4.2.2 传热模型的修正 |
4.3 两相压降模型 |
4.3.1 两相压降的计算模型 |
4.3.2 现有两相压降模型的评价结果 |
4.3.3 两相压降模型的修正 |
4.4 本章小结 |
第五章 电场作用下内置螺旋线圈细通道流动沸腾研究 |
5.1 引言 |
5.2 单相液体流动与传热特性分析 |
5.2.1 模型描述 |
5.2.2 数据处理 |
5.2.3 结果与讨论 |
5.3 流动沸腾可视化结果与分析 |
5.4 流动沸腾传热性能分析 |
5.4.1 两相传热系数 |
5.4.2 电场传热强化比率 |
5.5 流动沸腾时均压降特性分析 |
5.5.1 总压降 |
5.5.2 汽液两相压降 |
5.6 流动沸腾压降波动特性分析 |
5.6.1 压降的时域信号及其PDF特征 |
5.6.2 压降波动信号的Hurst指数分析 |
5.7 本章小结 |
第六章 电场作用下细通道内纳米流体流动沸腾研究 |
6.1 引言 |
6.2 光滑细通道 |
6.2.1 传热性能分析 |
6.2.2 压降特性分析 |
6.3 内置螺旋线圈细通道 |
6.3.1 传热性能分析 |
6.3.2 压降特性分析 |
6.4 纳米流体强化流动沸腾传热机理探讨 |
6.5 电场、螺旋线圈与纳米流体强化传热的综合性能比较 |
6.6 本章小结 |
结论与展望 |
(1)结论 |
(2)创新点 |
(3)展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(4)高热流密度下过冷流动沸腾传热及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
注释表 |
缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 流动沸腾传热概述 |
1.2.1 沸腾传热的分类 |
1.2.2 沸腾传热曲线 |
1.2.3 管内流动沸腾传热 |
1.2.4 管内高热流密度下的过冷流动沸腾传热 |
1.3 过冷流动沸腾传热在超导托卡马克偏滤器中的应用 |
1.4 过冷流动沸腾传热研究现状 |
1.4.1 国外过冷流动沸腾传热研究现状 |
1.4.2 国内过冷流动沸腾传热研究现状 |
1.5 本文主要内容 |
第二章 过冷流动沸腾两相流特征点研究 |
2.1 过冷流动沸腾起始点 |
2.1.1 过冷流动沸腾起始点关联式 |
2.1.2 过冷流动沸腾起始点实验数据 |
2.1.3 过冷流动沸腾起始点关联式适用性分析 |
2.2 过冷流动沸腾有效空泡起始点 |
2.2.1 过冷流动沸腾有效空泡起始点关联式 |
2.2.2 过冷流动沸腾有效空泡起始点实验数据 |
2.2.3 过冷流动沸腾有效空泡起始点关联式适用性分析 |
2.3 临界热流密度 |
2.3.1 管内高过冷流动沸腾临界热流密度关联式 |
2.3.2 临界热流密度实验数据 |
2.3.3 临界热流密度关联式适用性分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 过冷流动沸腾传热关联式研究 |
3.1 现有过冷流动沸腾传热关联式 |
3.1.1 渐进型模型和叠加型模型 |
3.1.2 增强型模型 |
3.2 过冷流动沸腾实验数据 |
3.3 现有过冷流动沸腾传热关联式适用性分析 |
3.3.1 过冷流动沸腾传热模型适用性分析 |
3.3.2 过冷流动沸腾传热系数与流速u或质量流量G的关系 |
3.3.3 过冷流动沸腾传热系数与压力的关系 |
3.3.4 过冷流动沸腾传热系数与过余温度的关系 |
3.4 管内过冷流动沸腾的新传热关联式研究 |
3.4.1 传热关联式的建模 |
3.4.2 新传热关联式的适用性分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 高热流密度下高过冷流动沸腾传热的数值模拟研究 |
4.1 多相流模型和选择原则 |
4.1.1 多相流模型 |
4.1.2 多相流模型选择原则 |
4.2 两流体沸腾模型 |
4.2.1 欧拉方程 |
4.2.2 相间质量交换模型 |
4.2.3 壁面沸腾计算模型(RPI模型) |
4.2.4 湍流模型 |
4.3 计算模型的验证 |
4.3.1 物理模型 |
4.3.2 数值求解方法及边界条件 |
4.3.3 网格划分和网格无关性验证 |
4.4 数值模拟计算与分析 |
4.4.1 数值计算与实验结果对比 |
4.4.2 数值仿真计算与过冷流动沸腾特征点和传热关联式对比 |
4.4.3 管道内过冷流动沸腾分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 超导托卡马克偏滤器水冷系统数值模拟研究 |
5.1 偏滤器水冷系统模拟 |
5.1.1 偏滤器单体水冷模块结构物理模型 |
5.1.2 偏滤器单体水冷模块网格的划分及网格无关性的验证 |
5.1.3 偏滤器单体水冷模块各组分物性参数 |
5.1.4 数值计算方法及边界条件 |
5.1.5 偏滤器单体水冷模块结构设计要求 |
5.2 偏滤器单体水冷模块模拟仿真 |
5.2.1 固体材料分析 |
5.2.2 冷却通道分析 |
5.2.3 壁面换热性能分析 |
5.3 偏滤器水冷系统影响因素 |
5.3.1 进口流速的影响 |
5.3.2 进口温度的影响 |
5.3.3 加热面热流密度的影响 |
5.4 偏滤器水冷系统冷却通道外形的改进 |
5.4.1 冷却通道的初次改进 |
5.4.2 冷却通道的再次改进 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
攻读博士学位期间发表(录用)论文情况 |
攻读博士期间参加科研项目情况 |
攻读博士期间个人荣誉 |
(5)超燃冲压发动机再生冷却通道内近临界压力区流动与传热特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 相关领域研究综述 |
1.2.1 发动机热防护技术 |
1.2.2 超临界压力下再生冷却通道内煤油的流动与传热特性 |
1.2.3 对流换热过程中的不稳定现象 |
1.3 本文研究内容及章节安排 |
第二章 实验系统与方法 |
2.1 实验原理 |
2.2 实验系统组成 |
2.2.1 流量供应系统 |
2.2.2 预热管及实验管 |
2.2.3 电输出控制系统 |
2.2.4 测控系统 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 温度测量方法 |
2.3.2 实验管热导率与电阻率标定 |
2.3.3 散热标定 |
2.3.4 传热特性计算方法 |
2.3.5 实验步骤 |
2.4 误差分析 |
2.4.1 局部热流密度的不确定度 |
2.4.2 局部壁温油温之差的不确定度 |
2.4.3 局部传热系数的不确定度 |
2.5 小结 |
第三章 再生冷却通道内近临界压力区煤油稳态传热特性研究 |
3.1 近临界压力区传热特性 |
3.2 入口段传热特性 |
3.2.1 入口流量对入口效应的影响 |
3.2.2 入口温度对入口效应的影响 |
3.2.3 拟沸腾传热对入口效应的影响 |
3.3 一般传热区传热特性 |
3.3.1 层流状态下一般传热特性 |
3.3.2 湍流状态下一般传热特性 |
3.4 拟沸腾传热区 |
3.4.1 拟沸腾传热 |
3.4.2 层流状态下的拟沸腾传热特性 |
3.4.3 湍流状态下的拟沸腾传热特性 |
3.5 小结 |
第四章 再生冷却通道内近临界压力区热声不稳定现象及其机理研究 |
4.1 正癸烷中的热声不稳定现象 |
4.2 正癸烷中热声不稳定现象的产生机理 |
4.2.1 亚临界压力下热声不稳定现象的产生机理 |
4.2.2 超临界压力下热声不稳定现象的产生机理 |
4.3 煤油中的热声不稳定现象及其产生机理 |
4.3.1 亚临界压力下煤油中热声不稳定现象的产生机理 |
4.3.2 超临界压力下煤油中热声不稳定现象的产生机理 |
4.4 热声不稳定现象产生机理验证 |
4.5 热声不稳定现象的类型 |
4.6 小结 |
第五章 再生冷却通道内热声不稳定度研究 |
5.1 热声不稳定现象的临界热流密度 |
5.1.1 入口流速对临界热流密度的影响 |
5.1.2 入口温度对临界热流密度的影响 |
5.1.3 实验压力对临界热流密度的影响 |
5.2 热声不稳定区域的分布 |
5.2.1 热声不稳定区域 |
5.2.2 工况参数对热声不稳定区域的影响 |
5.3 热声不稳定区域的预测 |
5.4 小结 |
第六章 热声不稳定现象对再生冷却通道内流动压降和传热特性的影响研究 |
6.1 热声不稳定现象对再生冷却通道内流动压降的影响 |
6.2 热声不稳定现象对再生冷却通道内传热特性的影响 |
6.2.1 热声不稳定现象对再生冷却通道内传热特性的影响 |
6.2.2 热声不稳定过程中的传热特性 |
6.2.3 工况参数对平均传热增强度的影响 |
6.3 传热关联式修正 |
6.3.1 实验结果与典型传热公式的对比 |
6.3.2 稳态传热公式修正 |
6.3.3 热声不稳定传热公式修正 |
6.4 小结 |
第七章 结论与展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(6)复杂结构微通道内流体流动及沸腾传热特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景、目的和意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 微通道内单相流动及传热特性 |
1.2.2 微通道内流动沸腾特性 |
1.2.3 微通道内流体混合特性及微液滴生成过程 |
1.3 论文主要内容 |
第2章 凹穴及针肋组合式微通道内流动与传热特性研究 |
2.1 模型描述 |
2.1.1 物理模型 |
2.1.2 数学模型 |
2.2 数值计算方法及模型验证 |
2.3 结果分析与讨论 |
2.3.1 流动特性 |
2.3.2 传热特性 |
2.3.3 熵产原理 |
2.4 本章小结 |
第3章 结构参数对凹穴及针肋组合式微通道内流动和传热的影响 |
3.1 凹穴和针肋的几何尺寸对流动和传热的影响 |
3.1.1 几何尺寸对流动特性的影响 |
3.1.2 几何尺寸对传热特性的影响 |
3.1.3 性能评价 |
3.2 凹穴和针肋的形状对流动和传热的影响 |
3.2.1 微通道几何结构 |
3.2.2 形状对流动特性的影响 |
3.2.3 形状对传热特性的影响 |
3.2.4 性能评价 |
3.3 本章小结 |
第4章 微尺度流动沸腾传热可视化实验系统 |
4.1 实验装置 |
4.2 实验测试段 |
4.2.1 硅基微通道加工工艺 |
4.2.2 硅基微通道热沉结构 |
4.2.3 实验测试段封装结构 |
4.3 实验步骤 |
4.4 实验数据处理及不确定度分析 |
4.4.1 数据处理 |
4.4.2 不确定度分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 硅基微通道内流动沸腾特性研究 |
5.1 矩形微通道内流动沸腾特性 |
5.1.1 沸腾流型及汽泡特点 |
5.1.2 沸腾曲线 |
5.1.3 两相传热系数及压降 |
5.1.4 壁温特性 |
5.2 三角凹穴型微通道内流动沸腾特性 |
5.2.1 沸腾流型及汽泡特点 |
5.2.2 沸腾曲线 |
5.2.3 局部两相传热系数 |
5.2.4 两相压降 |
5.2.5 壁温特性 |
5.3 三角形凹穴和矩形针肋组合式微通道内流动沸腾特性 |
5.3.1 沸腾流型及汽泡特点 |
5.3.2 沸腾曲线 |
5.3.3 局部两相传热系数 |
5.3.4 两相压降 |
5.3.5 壁温特性 |
5.4 本章小结 |
第6章 通道结构对流体混合性能及液滴生成过程的影响 |
6.1 微混合器实验装置及方法 |
6.1.1 微流体可视化实验系统 |
6.1.2 微混合器实验件设计与加工 |
6.2 微混合器数值模拟方法及性能评价 |
6.2.1 数值模拟方法 |
6.2.2 微混合器性能评价 |
6.3 窄缝和针肋组合式微混合器内流动与混合特性 |
6.4 窄缝和针肋的几何尺寸对流动与混合的影响 |
6.4.1 窄缝宽度的影响 |
6.4.2 窄缝长度的影响 |
6.4.3 针肋高度的影响 |
6.5 微通道内液滴生成过程数值模拟 |
6.5.1 物理模型 |
6.5.2 数值方法 |
6.6 微通道入口角度和流体物性参数对液滴生成的影响 |
6.6.1 微通道入口角度的影响 |
6.6.2 表面张力的影响 |
6.6.3 连续相粘度的影响 |
6.7 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
创新点 |
展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(7)非惯性坐标下窄矩形通道流动沸腾特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 稳态工况流动传热特性 |
1.2.2 摇摆工况流动传热特性 |
1.3 存在的不足 |
1.4 本文研究的内容 |
第2章 实验装置与实验方案 |
2.1 实验装置 |
2.1.1 实验回路 |
2.1.2 曲柄摇杆机构 |
2.1.3 窄矩形实验通道 |
2.2 实验内容及步骤 |
2.2.1 实验内容 |
2.2.2 实验步骤 |
2.3 参数范围 |
2.4 不确定性分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 稳态和摇摆工况下实验数据处理方法 |
3.1 稳态工况实验数据处理方法 |
3.1.1 稳态工况内壁面温度计算 |
3.1.2 稳态工况通道压降处理方法 |
3.2 摇摆工况内壁面温度和热流密度的计算 |
3.2.1 摇摆工况内外壁面温度的理论计算 |
3.2.2 摇摆工况内外壁面温度的波动 |
3.2.3 摇摆工况热流密度的理论计算 |
3.2.4 摇摆工况热流密度的波动 |
3.3 摇摆工况通道内的附加压降 |
3.3.1 摇摆工况下流体的受力分析 |
3.3.2 摇摆工况下流体的附加压降 |
3.3.3 摇摆工况下压降处理方法 |
3.4 本章小结 |
第4章 稳态与摇摆工况下沸腾强迫循环流动传热特性 |
4.1 窄矩形通道过冷沸腾起始点 |
4.1.1 过冷沸腾起始点确定方法 |
4.1.2 过冷沸腾起始点确定方法的对比 |
4.1.3 过冷沸腾起始点位置的影响因素 |
4.1.4 过冷沸腾起始点的理论计算 |
4.2 稳态工况两相沸腾的换热特性 |
4.2.1 局部热工参数的计算及变化规律 |
4.2.2 热流密度对沸腾换热系数的影响 |
4.2.3 质量流速对沸腾换热系数的影响 |
4.2.4 沸腾换热系数的理论计算 |
4.3 摇摆工况下沸腾区域局部热工参数的变化规律 |
4.3.1 摇摆工况下系统压强及局部压降的变化规律 |
4.3.2 摇摆工况下质量流速的变化规律 |
4.3.3 摇摆工况下局部水温的变化规律 |
4.3.4 摇摆工况下局部内壁温的变化规律 |
4.4 摇摆工况下沸腾换热系数和摩阻梯度的变化规律 |
4.4.1 摇摆参数对沸腾换热系数的影响 |
4.4.2 热工参数对沸腾换热系数的影响 |
4.4.3 摇摆工况下沸腾换热系数的预测 |
4.4.4 摇摆参数对摩擦压降梯度的影响 |
4.4.5 热工参数对摩擦压降梯度的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 稳态和摇摆工况下自然循环流动传热特性 |
5.1 窄矩形通道自然循环流动特性分析 |
5.1.1 热流密度对自然循环流动特性的影响 |
5.1.2 入口温度对自然循环流动特性的影响 |
5.1.3 系统压强对自然循环流动特性的影响 |
5.1.4 倾斜角度对自然循环流动特性的影响 |
5.1.5 摇摆参数对自然循环流动特性的影响 |
5.2 窄矩形通道自然循环传热特性分析 |
5.2.1 质量流速对传热特性的影响 |
5.2.2 热流密度对传热特性的影响 |
5.2.3 入口温度对传热特性的影响 |
5.2.4 系统压强对传热特性的影响 |
5.2.5 摇摆参数对传热特性的影响 |
5.3 强迫循环与自然循环的对比 |
5.3.1 强迫循环与自然循环质量流速的对比 |
5.3.2 系统压强对强迫循环质量流速的影响 |
5.3.3 摇摆参数对强迫循环与自然循环的影响 |
5.4 本章小结 |
第6章 窄矩形通道环状流流动传热预测模型 |
6.1 窄矩形通道环状流模型 |
6.1.1 环状流模型假设 |
6.1.2 环状流液膜的控制方程 |
6.1.3 环状流气芯的控制方程 |
6.1.4 环状流模型参数方程 |
6.1.5 环状流模型计算步骤 |
6.2 环状流模型结果分析 |
6.2.1 环状流模型计算值与实验值的对比 |
6.2.2 环状流区域液膜厚度分析 |
6.2.3 环状流区域液膜内流速分布分析 |
6.3 本章小结 |
结论、创新点及展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(8)摇摆状态下矩形通道内流动沸腾阻力特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 本课题研究的背景及其意义 |
1.2 课题研究现状 |
1.2.1 摇摆工况的研究 |
1.2.2 窄通道内欠热沸腾起始点的研究现况 |
1.2.3 气液两相流动的压降工况研究 |
1.3 课题研究的主要内容 |
第2章 摇摆实验系统和数据处理 |
2.1 实验系统 |
2.1.1 摇摆系统和主回路系统 |
2.1.2 辅助系统 |
2.1.3 数据的采集系统 |
2.2 实验段 |
2.3 不确定性分析 |
2.4 实验方法及实验步骤 |
2.4.1 实验内容 |
2.4.2 操作步骤 |
2.4.3 实验参数范围 |
2.5 实验数据处理 |
2.5.1 特征尺寸选取 |
2.5.2 加热量及散热后的修正 |
2.5.3 热流密度 |
2.5.4 实验段的内壁温度 |
2.5.5 出口含气率 |
2.5.6 单相段长度的确定 |
2.5.7 实验段内压降的构成及两相段摩擦压降的分离 |
2.5.8 空泡份额 |
2.5.9 两相摩擦因子 |
2.5.10 摇摆产生的附加压降 |
2.6 本章小结 |
第3章 矩形通道内过冷沸腾起始点分析 |
3.1 判定过冷沸腾起始点的方法 |
3.2 竖直条件下沸腾起始点的影响因素分析 |
3.2.1 入口过冷度对沸腾起始点的影响 |
3.2.2 热流密度对沸腾起始点的影响 |
3.3 不同模型沸腾起始点的影响因素分析 |
3.3.1 压力对过冷沸腾起始点的影响 |
3.3.2 质量流速对过冷沸腾起始点的影响 |
3.4 过冷沸腾起始点的计算模型分析 |
3.5 灰色系统理论概述 |
3.5.1 灰色关联分析方法 |
3.5.2 传统的邓氏灰色关联度的计算步骤 |
3.5.3 一种改进的灰关联分析理论模型 |
3.6 基于灰色理论的过冷沸腾起始点影响因素分析 |
3.6.1 过冷沸腾起始点灰色度的计算 |
3.6.2 过冷沸腾起始点的灰色度的分析 |
3.7 本章小结 |
第4章 竖直静止状态下两相流动压降特性分析 |
4.1 竖直静止实验现象分析 |
4.2 影响沸腾两相压降的因素分析 |
4.3 影响两相摩擦因子的因素分析 |
4.4 基于灰色理论的两相摩擦压降影响因素分析 |
4.5 实验结果与压降模型的比较 |
4.6 本章小结 |
第5章 摇摆状态下两相流动压降特性分析 |
5.1 摇摆状态下的实验现象 |
5.2 竖直静止与摇摆实验现象对比 |
5.3 摇摆状态对两相摩擦因子的影响 |
5.4 摇摆运动对瞬时两相摩擦压降的影响 |
5.4.1 出口含气率对压降波动的影响 |
5.4.2 摇摆周期和摇摆角度对两相压降波动的影响 |
5.5 摇摆状态下两相摩擦压降的灰关联分析 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(9)矩形细通道内流动沸腾特性分析及实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 微细通道的定义及划分 |
1.2.2 微细通道内流动沸腾及气液两相流的实验研究 |
1.2.3 微细通道内气液两相流型转变准则的理论研究 |
1.2.4 微细通道内流动沸腾及气液两相流的数值模拟 |
1.3 主要研究内容 |
第二章 竖直矩形细通道内流动沸腾的实验研究 |
2.1 概述 |
2.2 实验系统组成 |
2.2.1 流动回路 |
2.2.2 实验段 |
2.3 参数测量 |
2.4 数据处理 |
2.4.1 传热系数的计算 |
2.4.2 压降的计算 |
2.5 流型识别 |
2.5.1 实验中观测到的流型 |
2.5.2 基于BP神经网络的流型识别 |
2.5.3 基于Elman神经网络的流型识别 |
2.6 本章小结 |
第三章 通道尺度对流动沸腾气液两相流中气泡行为的影响 |
3.1 概述 |
3.2 两相流基本物理量 |
3.2.1 相速度和表观速度 |
3.2.2 质量含气率和热力学含气率 |
3.2.3 空泡份额和体积含气率 |
3.3 流型定义 |
3.4 气泡动力学分析 |
3.4.1 气泡脱离直径的计算 |
3.4.2 受限泡状流的产生条件 |
3.5 流型细分的意义 |
3.6 本章小结 |
第四章 竖直矩形细通道内流动沸腾的流型转化理论研究 |
4.1 概述 |
4.2 空泡份额 |
4.2.1 空泡份额计算模型 |
4.2.2 实验中空泡份额的计算 |
4.3 受限通道中由气泡生长段向受限泡状流的流型转化准则 |
4.4 孤立/受限泡状流向弹状流的流型转化准则 |
4.5 弹状流向环状流的转化准则 |
4.6 竖直矩形细通道内流型转化准则的验证与分析 |
4.6.1 与实验结果的对比验证 |
4.6.2 微细通道尺寸对流型的影响 |
4.6.3 与绝热两相流流型转变理论模型的比较 |
4.7 本章小结 |
第五章 竖直矩形细通道内受限泡状流的传热特性理论研究 |
5.1 概述 |
5.2 受限泡状流区域的传热特性 |
5.2.1 基本假设 |
5.2.2 初始条件和基本方程 |
5.2.3 液膜厚度的确定 |
5.2.4 传热分析 |
5.3 理论模型的实验验证 |
5.4 本章小结 |
第六章 竖直矩形细通道内流动沸腾的阻力特性理论研究 |
6.1 概述 |
6.2 单相液体流动压降 |
6.2.1 单相摩擦压降 |
6.2.2 单相重位压降 |
6.3 两相流动压降 |
6.3.1 两相重位压降 |
6.3.2 两相加速压降 |
6.3.3 两相摩擦压降 |
6.4 竖直矩形细通道内两相摩擦阻力特性分析 |
6.4.1 实验数据分析 |
6.4.2 两相摩擦压降实验关联式拟合 |
6.5 本章小结 |
第七章 微细通道流动沸腾的数值计算与模拟 |
7.1 概述 |
7.2 数值计算方法 |
7.2.1 流动形式的判定 |
7.2.2 流体体积模型 |
7.2.3 控制方程 |
7.2.4 离散方法 |
7.2.5 用户自定义函数 |
7.3 竖直矩形细通道流动沸腾特性的数值模拟 |
7.3.1 模型建立及求解设置 |
7.3.2 流动沸腾特性 |
7.3.3 压降及传热特性 |
7.4 竖直矩形细通道内受限气泡的运动特性的数值模拟 |
7.4.1 模型建立及求解设置 |
7.4.2 竖直矩形细通道内受限气泡生长特性 |
7.4.3 速度场和温度场 |
7.4.4 重力的影响 |
7.5 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 研究结论 |
8.2 主要创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士期间发表论文等成果 |
致谢 |
附件 |
(10)环形窄缝通道湍流流动换热特性分析(论文提纲范文)
1 数学模型 |
2 模型验证 |
3 换热特性影响因素 |
4 结论 |
四、窄缝环形通道内单相液体传热和压降的实验研究(论文参考文献)
- [1]螺旋细通道内单相强化传热及流动沸腾传热研究[D]. 吴佩霖. 广西大学, 2021(12)
- [2]窄缝内液体的流动与传热特性研究[D]. 李成喆. 昆明理工大学, 2019(04)
- [3]电场作用下扰流螺旋线圈与纳米流体强化细通道流动沸腾传热研究[D]. 冯振飞. 华南理工大学, 2018(12)
- [4]高热流密度下过冷流动沸腾传热及其应用研究[D]. 周展如. 南京航空航天大学, 2018(01)
- [5]超燃冲压发动机再生冷却通道内近临界压力区流动与传热特性研究[D]. 王辉. 国防科技大学, 2017(02)
- [6]复杂结构微通道内流体流动及沸腾传热特性研究[D]. 李艺凡. 北京工业大学, 2017(06)
- [7]非惯性坐标下窄矩形通道流动沸腾特性研究[D]. 陈冲. 哈尔滨工程大学, 2016(11)
- [8]摇摆状态下矩形通道内流动沸腾阻力特性研究[D]. 韩东. 哈尔滨工程大学, 2013(05)
- [9]矩形细通道内流动沸腾特性分析及实验研究[D]. 常威. 山东大学, 2012(11)
- [10]环形窄缝通道湍流流动换热特性分析[J]. 曾和义,秋穗正,苏光辉. 原子能科学技术, 2009(04)