【摘要】：超聲波具有高效、清潔、環(huán)保的特點,在社會生活中的許多方面得到廣泛應(yīng)用。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,主要研究了換熱器內(nèi)超聲空化效應(yīng)對換熱管換熱效果的影響,并應(yīng)用場協(xié)同理論對換熱管內(nèi)速度場與溫度場的協(xié)同程度進行分析,同時采用綜合性能系數(shù)指標對各換熱管的換熱效果進行綜合評價。首先,本文對圓管、橫紋管、波節(jié)管以及波紋管建立相關(guān)的物理模型和數(shù)學模型,并分析和比較了標準的k-?模型、RNG k-?模型、Realizable k-?模型的優(yōu)缺點,針對所研究的換熱管內(nèi)流體流動的具體情況,指出選擇標準的k-?湍流模型存在的優(yōu)勢,以及采用有限差分法進行數(shù)值求解計算。其次,應(yīng)用Fluent軟件對不同工況下各換熱管內(nèi)的換熱效果進行數(shù)值模擬,計算得出各換熱管內(nèi)努塞爾數(shù)、場協(xié)同數(shù)、綜合性能系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化關(guān)系以及努塞爾數(shù)、場協(xié)同數(shù)沿局部管長的變化情況,通過對比分析發(fā)現(xiàn):在沒有超聲波作用的情況下,各換熱管的努塞爾數(shù)、場協(xié)同數(shù)、綜合性能系數(shù)均隨雷諾數(shù)的增大而增大;在換熱方面,橫紋管的換熱能力最強,波紋管次之,圓管最差,并且橫紋管內(nèi)速度場與溫度場的協(xié)同程度較好,綜合性能指標較高。最后,對超聲空化作用機理、超聲空化動力學模型、空化數(shù)的概念及物理意義、空化泡崩潰時的最高溫度和最大壓力進行了簡單介紹,重點模擬了超聲空化效應(yīng)對各換熱管換熱效果的影響。研究了在超聲空化作用下超聲波頻率、超聲波聲壓幅值以及空化泡的多少對換熱效果帶來的影響,并應(yīng)用超聲空化方面的有關(guān)知識從理論方面對結(jié)果進行了分析,比較了在有無超聲空化作用的情況下各換熱管內(nèi)換熱效果的變化規(guī)律。分析結(jié)果表明:換熱管內(nèi)發(fā)生超聲空化效應(yīng)時,各換熱管的換熱能力都增強,并且超聲波頻率越小、聲壓幅值越大、空化泡數(shù)量越多,各換熱管換熱效果提高的越明顯;聲壓幅值越大、空化數(shù)較小,場協(xié)同數(shù)就較大,此時換熱管內(nèi)速度場與溫度場的協(xié)同程度越好;圓管、波紋管內(nèi)綜合性能系數(shù)均大于1,而橫紋管、波節(jié)管的綜合性能系數(shù)均小于1,此時圓管和波紋管符合強化換熱與流體減阻之間的關(guān)系,更適合進行強化換熱。
【學位授予單位】：東北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK124

【參考文獻】

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本文編號：2556120