發(fā)布時(shí)間：2017-11-02 18:14

  本文關(guān)鍵詞：層流膜狀冷凝液膜波動(dòng)的數(shù)值模擬

  更多相關(guān)文章： 膜狀冷凝 波動(dòng) 擾動(dòng) 數(shù)值模擬 強(qiáng)化傳熱

【摘要】：膜狀冷凝作為高效相變傳熱方式,在工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,如制冷循環(huán)中的冷凝器、核動(dòng)力裝置中的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)、熱電廠的凝汽設(shè)備等。由于凝結(jié)液膜流動(dòng)固有的不穩(wěn)定性而表現(xiàn)出豐富的動(dòng)力學(xué)特性,深入研究液膜波動(dòng)特性與膜狀冷凝傳熱傳質(zhì)機(jī)理間的內(nèi)在聯(lián)系,對(duì)強(qiáng)化傳熱具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。采用數(shù)值模擬研究純蒸氣在等溫豎直平壁上層流膜狀冷凝液膜的波動(dòng)發(fā)展以及由波動(dòng)引起的強(qiáng)化傳熱機(jī)制。采用非正交的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,將液膜波動(dòng)區(qū)域轉(zhuǎn)換成直角區(qū)域,在轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)系內(nèi)建立冷凝液膜的質(zhì)量、動(dòng)量、能量守恒方程,采用有限體積法對(duì)控制方程組進(jìn)行離散�；谒俣葓�(chǎng)與壓力場(chǎng)相互耦合,采用用改進(jìn)的SIMPLER算法和交錯(cuò)網(wǎng)格進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算,使用三對(duì)角陣方法求解離散的代數(shù)方程組。采用結(jié)構(gòu)化的Fortran語(yǔ)言編寫程序,模擬計(jì)算流場(chǎng)變量的分布特征。通過在液膜表面添加單一頻率的正弦擾動(dòng)來(lái)研究液膜表面波動(dòng)的發(fā)展情況。結(jié)果表明：只有擾動(dòng)被放大時(shí)才能引起液膜的波動(dòng),而擾動(dòng)被放大或是被抑制與添加擾動(dòng)的位置和頻率有關(guān),當(dāng)擾動(dòng)被放大后,液膜波動(dòng)振幅不再受擾動(dòng)位置的影響。液膜表面由光滑狀態(tài)向小振幅的正弦波發(fā)展,最終演化成大振幅的非正弦波。波動(dòng)層流膜狀冷凝的局部傳熱系數(shù)比Nusselt解得到的要高出大約40%至50%,原因主要是時(shí)均液膜厚度減小和液膜內(nèi)平均速度增加引起的流體對(duì)流增強(qiáng)。
【關(guān)鍵詞】：膜狀冷凝 波動(dòng) 擾動(dòng) 數(shù)值模擬 強(qiáng)化傳熱
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-10
• 1 層流波動(dòng)液膜的研究進(jìn)展10-19
• 1.1 層流冷凝液膜的研究10-11
• 1.2 波動(dòng)流理論發(fā)展11-15
• 1.2.1 冷凝液膜的穩(wěn)定性12-14
• 1.2.2 波動(dòng)液膜的流體動(dòng)力特性以及熱流量14-15
• 1.3 液膜層流波動(dòng)冷凝的實(shí)驗(yàn)發(fā)展15-16
• 1.4 層流波動(dòng)液膜的數(shù)值模擬發(fā)展16-17
• 1.5 論文研究?jī)?nèi)容17-19
• 2 模型構(gòu)建19-30
• 2.1 控制方程19-21
• 2.2 邊界條件21-22
• 2.3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換22-25
• 2.4 方程的轉(zhuǎn)換25-28
• 2.5 邊界條件的轉(zhuǎn)換28-29
• 2.7 求解算法29
• 2.8 模型構(gòu)建總結(jié)29-30
• 3 模型求解30-50
• 3.1 方程的離散30-38
• 3.1.1 能量方程的離散31-33
• 3.1.2 η方向動(dòng)量方程的離散33-34
• 3.1.3 ξ方向動(dòng)量方程的離散34
• 3.1.4 連續(xù)方程的離散34
• 3.1.5 壓力方程的離散34-38
• 3.2 程序主體及架構(gòu)38-40
• 3.3 網(wǎng)格坐標(biāo)的設(shè)定40-44
• 3.3.1 主網(wǎng)格的設(shè)定40-41
• 3.3.2 u速度控制體的網(wǎng)格設(shè)定41-42
• 3.3.3 V_η速度控制體的網(wǎng)格設(shè)定42-44
• 3.4 方程系數(shù)的設(shè)定44
• 3.5 方程的求解44-46
• 3.6 蒸氣冷凝質(zhì)量流量與出口流速度的設(shè)置46
• 3.6.1 界面蒸氣質(zhì)量流量的計(jì)算46
• 3.6.2 在出口流邊界上順流速度的調(diào)整46
• 3.7 液膜厚度的計(jì)算及調(diào)整46-47
• 3.7.1 液膜厚度調(diào)整方法46-47
• 3.7.2 液膜厚度的限制47
• 3.8 邊界條件的設(shè)定47-48
• 3.8.1 氣液界面處壓力邊界條件的實(shí)現(xiàn)47-48
• 3.8.2 表面張力48
• 3.9 強(qiáng)迫擾動(dòng)的應(yīng)用48-49
• 3.10 模型求解總結(jié)49-50
• 4 數(shù)值模擬結(jié)果分析50-65
• 4.1 液膜的波動(dòng)特性分析50-62
• 4.1.1 液膜厚度的變化50-56
• 4.1.2 液膜內(nèi)速度分布56-59
• 4.1.3 液膜內(nèi)壓力分布59-60
• 4.1.4 液膜內(nèi)溫度分布60-62
• 4.2 液膜的傳熱量分析62-64
• 4.2.1 時(shí)均液膜厚度62
• 4.2.2 時(shí)均質(zhì)量流量62-63
• 4.2.3 時(shí)均局部傳熱系數(shù)63-64
• 4.3 數(shù)值模擬分析總結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 附錄A 符號(hào)說明69-71
• 附錄B 交錯(cuò)網(wǎng)格技術(shù)71-74
• 附錄C TDMA算法74-76
• 致謝76-77

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王補(bǔ)宣,張金濤,彭曉峰;壁薄液膜流動(dòng)穩(wěn)定性的分析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);1999年04期

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本文編號(hào)：1132596