隨著人們對室內(nèi)空氣品質(zhì)要求地日益提高,暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗呈逐年上升趨勢,其中系統(tǒng)輸運能耗占了較大比例。作為一種潛熱型功能熱流體,微膠囊懸浮液兼具良好的流動性和較高的能量密度,利用其替代傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中的載冷劑來完成能量輸運,是實現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)“節(jié)能減排”的有效途徑。但懸浮液區(qū)別于純流體的非均質(zhì)性流動及膠囊相變釋能等現(xiàn)象,極大地增加了對其流動傳熱規(guī)律的認(rèn)知難度。因此,作為工程推廣的基礎(chǔ)性研究,探索微膠囊懸浮液的尺度行為特征、仿真膠囊芯材的真實相變過程、分析懸浮液的流動傳熱現(xiàn)象、提煉各尺度間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,進(jìn)而揭示微膠囊懸浮液的相變換熱規(guī)律,將具有重要的理論意義和實用價值。基于上述研究背景,本文以微膠囊懸浮液為研究對象,借鑒關(guān)聯(lián)型尺度研究方法,提出了相應(yīng)的雙尺度數(shù)學(xué)模型,以雙向信息傳遞的方式描述了微膠囊和基液間的熱量交換過程,實現(xiàn)了微膠囊相變換熱模型與懸浮液流動換熱模型的相互關(guān)聯(lián)。針對雙尺度模型中的微膠囊相變模型、懸浮液流動模型和尺度關(guān)聯(lián)模型等3個子模型,分別采用實測數(shù)據(jù)對其進(jìn)行了分析和討論,完成了雙尺度模型的局部驗證工作,并擴(kuò)展研究了不同粒徑下膠囊芯材的相變機(jī)理,提出了懸浮液流動模型的選用原則。...

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外相關(guān)工作研究進(jìn)展
        1.2.1 微膠囊懸浮液流動傳熱的實驗研究
        1.2.2 微膠囊懸浮液流動傳熱的數(shù)值研究
        1.2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的綜述小結(jié)
    1.3 本文主要研究思路
        1.3.1 研究目標(biāo)及內(nèi)容
        1.3.2 研究方案
2 微膠囊懸浮液的尺度效應(yīng)及數(shù)學(xué)建模
    2.1 引言
    2.2 微膠囊懸浮液的尺度分析
        2.2.1 尺度行為與特征
        2.2.2 研究尺度界定
    2.3 跨尺度模擬方法的選取
        2.3.1 現(xiàn)有跨尺度模擬方法
        2.3.2 尺度關(guān)聯(lián)方法的選擇
    2.4 雙尺度模型的尺度關(guān)聯(lián)技術(shù)路線
        2.4.1 雙尺度模型的總體框架
        2.4.2 微膠囊尺度到懸浮液尺度的參數(shù)傳遞
        2.4.3 懸浮液尺度到微膠囊尺度的約束限制
        2.4.4 雙尺度模型的具體實現(xiàn)
    2.5 不同尺度下的數(shù)學(xué)模型確定
        2.5.1 微膠囊相變換熱模型的確定
        2.5.2 懸浮液流動換熱模型的確定
    2.6 計算誤差及網(wǎng)格獨立性分析
    2.7 本章小結(jié)
3 尺度關(guān)聯(lián)約束下的膠囊相變換熱特性研究
    3.1 引言
    3.2 膠囊相變換熱算例
        3.2.1 膠囊?guī)缀涡螒B(tài)
        3.2.2 模擬假設(shè)及網(wǎng)格獨立性
    3.3 球形容器模擬結(jié)果及驗證
        3.3.1 測試裝置
        3.3.2 初始溫度略低于熔化溫度工況
        3.3.3 初始溫度遠(yuǎn)低于熔化溫度工況
    3.4 微膠囊模擬結(jié)果及討論
        3.4.1 不同粒徑下膠囊相變過程的場特征分析
        3.4.2 不同粒徑下殼體溫度對相變速率的影響
    3.5 微膠囊相變過程對懸浮液換熱特性的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 微膠囊懸浮液的流動傳熱特性研究
    4.1 引言
    4.2 尺度關(guān)聯(lián)中微膠囊相變信息的封裝處理
        4.2.1 基于分析方法的關(guān)聯(lián)實現(xiàn)
        4.2.2 基于數(shù)值方法的關(guān)聯(lián)實現(xiàn)
        4.2.3 兩類尺度關(guān)聯(lián)方法的優(yōu)缺點比較
    4.3 微膠囊懸浮液雙尺度模型的驗證及分析
        4.3.1 懸浮液非均質(zhì)等溫流動的驗證與分析
        4.3.2 微膠囊懸浮液雙尺度模型的模擬及驗證
    4.4 微膠囊懸浮液流動傳熱影響因素分析
        4.4.1 壁面熱流
        4.4.2 管內(nèi)流速
        4.4.3 入口溫度
        4.4.4 膠囊粒徑
        4.4.5 相變潛熱
        4.4.6 漿體濃度
    4.5 本章小結(jié)
5 微膠囊懸浮液在環(huán)路熱虹吸系統(tǒng)中的性能實測及仿真
    5.1 引言
    5.2 微膠囊懸浮液的制備與測試
        5.2.1 制備過程
        5.2.2 穩(wěn)定性測試
        5.2.3 物性測試
    5.3 環(huán)路熱虹吸系統(tǒng)的實驗測試
        5.3.1 實驗裝置
        5.3.2 參數(shù)誤差分析
        5.3.3 實驗過程及步驟
        5.3.4 實測結(jié)果及討論
    5.4 環(huán)路熱虹吸系統(tǒng)的雙尺度數(shù)值仿真
        5.4.1 模擬算例及其預(yù)處理
        5.4.2 模擬結(jié)果與實驗測試的對比分析
        5.4.3 系統(tǒng)換熱性能分析
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 膠囊相變狀態(tài)追蹤方程的推導(dǎo)
攻讀博士學(xué)位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介



本文編號：3840026