液膜流動(dòng)廣泛存在于工程實(shí)際的傳熱過程。當(dāng)強(qiáng)制對(duì)流,浮力引起的對(duì)流,表面張力引起的Marangoni對(duì)流和熱毛細(xì)對(duì)流同時(shí)存在于液膜中時(shí),形成的對(duì)流形式稱之為層流混合對(duì)流。層流混合對(duì)流存在于制冷、能源及化工等許多領(lǐng)域中,因此對(duì)其研究有重要的意義。本文以底部加熱、上表面為自由表面的圓管底部為模型,以水為工質(zhì),研究圓管中液膜的層流混合對(duì)流。分析液膜內(nèi)部的基本流型及流動(dòng)機(jī)理,探究Re、Ra、Ma等準(zhǔn)則數(shù)及自由表面換熱系數(shù)h對(duì)流體流動(dòng)和換熱的影響。其次,模擬不考慮Marangoni效應(yīng)及熱毛細(xì)效應(yīng)時(shí)液膜內(nèi)流體的流動(dòng)和換熱情況,并與考慮這兩種效應(yīng)時(shí)的情況進(jìn)行對(duì)比,凸顯Marangoni對(duì)流及熱毛細(xì)對(duì)流在實(shí)際換熱過程中的重要作用。本文使用ICEM軟件劃分網(wǎng)格,運(yùn)用基于有限容積法的FLUENT軟件進(jìn)行模擬計(jì)算,其研究結(jié)果對(duì)工程設(shè)計(jì)有一定的理論參考價(jià)值。本文研究?jī)?nèi)容主要分為以下兩部分:一、研究液膜宏觀靜止時(shí)的流動(dòng)和換熱情況。此時(shí)流體沒有強(qiáng)制對(duì)流,但液膜內(nèi)部存在表面張力引起的Marangoni對(duì)流、熱毛細(xì)對(duì)流,以及浮力引起的對(duì)流。通過模擬分析得出以下結(jié)論:(1)流體宏觀靜止時(shí)不同豎直截面流型相同,從左到右形成一個(gè)完整的流卷;(2)自由表面換熱系數(shù)h對(duì)豎直截面流型及流體溫度分布的影響不大,但隨著h的增大,底部壁面換熱量有一定的增大;(3)當(dāng)考慮Marangoni效應(yīng)及熱毛細(xì)效應(yīng)時(shí),Ma數(shù)和Ra的變化對(duì)豎直截面流型影響不大,但隨著Ma數(shù)和Ra的共同增大,流體溫度整體明顯升高,底部壁面換熱量大幅增加;(4)當(dāng)不考慮Marangoni效應(yīng)及熱毛細(xì)效應(yīng)時(shí),豎直截面基本流型發(fā)生變化,不同截面的流型不同,且隨著Ra數(shù)的X棿

本文編號(hào)：2820360