根據國家973計劃中“微型能源系統(tǒng)”這一課題,課題組圍繞微型能源動力系統(tǒng)關鍵部件的多場多尺度耦合機制開展研究,提出了一種帶回熱的多腔體微型擺式發(fā)動機,有效的提高了微型動力系統(tǒng)的效率。微型回熱器內存在著兩大特性:換熱通道為毫米尺度細小通道,流向導熱效應嚴重;由于受到微型擺式發(fā)動機工作特性的影響,回熱器內的冷熱氣體流量較小且流動為間歇式脈沖流動。本文針對微型回熱器內存在的流向導熱現(xiàn)象以及冷熱氣間歇式流動及換熱開展了研究分析,主要工作和結論如下:針對毫米尺度細小通道中存在的流向導熱效應,探究尺寸因素及換熱材料導熱物性對于套管式回熱器有效度的影響規(guī)律,利用M數衡量流向導熱對其換熱的影響。結果表明:若換熱壁材為高導熱系數材料時,固壁越薄流向導熱效應越弱;若換熱壁材為低導熱系數材料,M數在0.05以下,流向導熱效應均可忽略。冷熱氣間歇流動時,需要綜合考慮流向導熱效應,換熱壁面儲熱能力以及固體壁面的導熱能力,選取效率最佳的換熱壁材以及壁厚。最后,根據數值分析計算結果進行數據擬合得到適應于毫米尺度細小通道中的傳熱規(guī)律。根據微型擺式發(fā)動機的工作特性,探究層流工況下毫米尺度細小通道間歇式脈沖流動,進氣頻率... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內外微型回熱器設計技術研究現(xiàn)狀
        1.2.2 毫米尺度細小尺度通道流動及換熱國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內外脈沖式流動和傳熱研究現(xiàn)狀
    1.3 研究目標與主要內容
        1.3.1 研究目標
        1.3.2 研究內容
第二章 固體壁面對毫米尺度細小通道換熱過程的影響
    2.1 微型擺式發(fā)動機回熱器工作特性分析
        2.1.1 帶回熱多腔體微型擺式發(fā)動機工作循環(huán)原理分析
        2.1.2 微型擺式發(fā)動機回熱器工作特性分析
    2.2 數值仿真中的相關問題
        2.2.1 重要公式及參數的描述
        2.2.2 幾何結構及數值模擬
    2.3 固體壁面導熱物性對毫米尺度細小通道定常換熱過程的影響
        2.3.1 幾何方案的選取及計算參數設置
        2.3.2 有無流向導熱對細小通道流動及換熱特性的影響
        2.3.3 換熱材料導熱物性及固壁厚度對細小通道中流向導熱的影響
    2.4 固體壁面物性對毫米尺度細小通道間歇式換熱過程的影響
        2.4.1 幾何方案的選取及計算參數設置
        2.4.2 固體壁面物性對毫米尺度細小通道間歇式換熱過程的影響
    2.5 毫米尺度細小通道換熱公式修正
        2.5.1 量綱分析法簡介
        2.5.2 毫米尺度細小通道換熱公式擬合
    2.6 本章小結
第三章 脈沖頻率對毫米尺度細小通道換熱過程的影響
    3.1 幾何方案的選取及計算參數設置
    3.2 層流工況下冷熱流體間歇式脈沖流動對換熱的影響
        3.2.1 不同進氣頻率對毫米尺度細小通道間歇式脈沖流動換熱的影響
        3.2.2 不同雷諾數對毫米尺度細小通道間歇式脈沖流動換熱的影響
    3.3 冷熱流體間歇式脈沖流動對毫米尺度細小通道中流阻的影響
    3.4 本章小結
第四章 毫米尺度細小通道冷熱氣間歇流動緩沖特性研究
    4.1 毫米尺度細小通道緩沖特性分析
    4.2 通道管長及管徑改變對緩沖特性的影響
        4.2.1 幾何方案選取
        4.2.2 改變毫米尺度細小通道管長緩沖特性分析
        4.2.3 改變毫米尺度細小通道管徑緩沖特性分析
    4.3 微型回熱器整體仿真
        4.3.1 微型回熱器設計
        4.3.2 微型回熱器數值仿真分析
    4.4 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]圓管層流脈沖流動對流換熱數值分析[J]. 俞接成,李志信.  工程熱物理學報. 2005(02)
[2]微動力系統(tǒng)的若干研究動態(tài)和進展[J]. 黃俊,薛宏,潘劍鋒,李德桃.  世界科技研究與發(fā)展. 2005(01)
[3]平直通道中層流脈動流動的數值模擬[J]. 楊衛(wèi)衛(wèi),何雅玲,徐超,陶文銓.  西安交通大學學報. 2004(09)
[4]新概念的微型燃氣輪機的發(fā)展[J]. 趙士杭.  燃氣輪機技術. 2001(02)

博士論文
[1]基于三臂自由擺動式活塞發(fā)動機的微型能源動力系統(tǒng)理論與實驗研究[D]. 周雄.中國科學院工程熱物理研究所 2017
[2]細通道單相流動和傳熱特性的研究[D]. 云和明.山東大學 2007

碩士論文
[1]微型間歇式回熱器流動及換熱特性研究[D]. 徐義凱.南京航空航天大學 2016
[2]固壁軸向導熱對微小管內對流換熱影響的實驗研究[D]. 孟宇.清華大學 2004



本文編號：3194184