在自然界和我國諸多生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)涉及到多孔介質(zhì)的流動和換熱問題已經(jīng)變得非常普遍。當流體在多孔介質(zhì)中流動時,由于與固體接觸面積的增大會導(dǎo)致?lián)Q熱能力增強,但是不可避免的造成流體流動動力不足,因此為了更好的探究流體的流動和換熱過程,在盡可能提高換熱效果的同時減小流動阻力成為研究重點。針對本文的研究工作主要從以下幾個方面進行:首先,針對本文所需要的聚丙烯酰胺溶液,先用導(dǎo)熱系數(shù)測量儀測量出不同水質(zhì)、不同溫度、不同濃度下的溶液導(dǎo)熱系數(shù)。對于物理模型中的多孔材料和加熱板,為了減小模擬和實驗之間的誤差,用激光導(dǎo)熱儀測量出黃銅球和紫銅板的導(dǎo)熱系數(shù)。其次,利用旋轉(zhuǎn)流變儀測量出不同水質(zhì)、不同質(zhì)量濃度、溫度、剪切速率下的PAM溶液的流變特性。實驗結(jié)果表明:由去離子水配置的溶液表觀粘度要比自來水配制的溶液高。在溫度過高時會使溶液發(fā)生降解并產(chǎn)生其它反映,影響儀器的檢測結(jié)果。濃度越高,流體粘度對溫度的依賴程度越大,同時表觀粘度增加的幅度也會變大,尤其是在1.5g/L-2.0g/L階段。對測得數(shù)據(jù)進行非線性回歸擬合出了相應(yīng)的流變參數(shù)。再次,利用Fluent研究了PAM溶液在六排體中心多孔介質(zhì)中的流動換熱情況。在流動方面,... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 多孔介質(zhì)理論基礎(chǔ)
        1.2.1 多孔介質(zhì)的分類
        1.2.2 多孔介質(zhì)的物理參數(shù)
        1.2.3 多孔介質(zhì)的研究方法
        1.2.4 冪律流體流變模型及本構(gòu)方程
    1.3 國內(nèi)外研究工作的相關(guān)進展
        1.3.1 國內(nèi)對于多孔介質(zhì)的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國外對于多孔介質(zhì)的研究現(xiàn)狀
    1.4 本課題主要研究內(nèi)容
2 PAM溶液、銅球、加熱板導(dǎo)熱系數(shù)的測定
    2.1 PAM溶液的導(dǎo)熱系數(shù)
        2.1.1 不同水質(zhì)對PAM溶液導(dǎo)熱系數(shù)的影響
        2.1.2 不同濃度對PAM導(dǎo)熱系數(shù)的影響
    2.2 銅球、加熱板的導(dǎo)熱系數(shù)
    2.3 本章小結(jié)
3 PAM溶液流變性實驗研究
    3.1 實驗過程
        3.1.1 實驗樣品與器材
        3.1.2 實驗方法
    3.2 PAM水溶液流變特性結(jié)果與討論
        3.2.1 不同水質(zhì)對PAM溶液表觀粘度的影響
        3.2.2 剪切速率對PAM溶液表觀粘度的影響
        3.2.3 溫度對PAM溶液表觀粘度的影響
        3.2.4 質(zhì)量濃度對PAM溶液表觀粘度的影響
        3.2.5 表觀粘度與溫度、濃度的關(guān)聯(lián)式
    3.3 本章小結(jié)
4 數(shù)值研究
    4.1 數(shù)值模擬軟件介紹
    4.2 物理模型和數(shù)學描述
        4.2.1 物理模型
        4.2.2 數(shù)學描述
        4.2.3 檢驗網(wǎng)格無關(guān)性
    4.3 本章小結(jié)
5 PAM溶液在多孔介質(zhì)中的流動與換熱
    5.1 流動模擬結(jié)果分析
        5.1.1 六排體中心流動結(jié)果云圖處理
        5.1.2 不同排數(shù)對壓降的影響
        5.1.3 不同排數(shù)對阻力系數(shù)的影響
        5.1.4 不同排數(shù)對阻力因子的影響
        5.1.5 小球與加熱板接觸面積大小對壓降的影響
        5.1.6 加熱板厚度大小對壓降的影響
        5.1.7 孔隙的非均勻性對壓降的影響
    5.2 換熱模擬結(jié)果分析
        5.2.1 六排體中心換熱結(jié)果分析
        5.2.2 不同排數(shù)對整體換熱系數(shù)的影響
        5.2.3 不同排數(shù)下努塞爾數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系
        5.2.4 小球與加熱板接觸面積大小對換熱的影響
        5.2.5 加熱板厚度大小對換熱的影響
        5.2.6 孔隙的非均勻性對換熱的影響
    5.3 實驗、模擬結(jié)果對比與討論
        5.3.1 PAM不同濃度對流動的影響
        5.3.2 PAM不同濃度對換熱的影響
    5.4 本章小結(jié)
6.PAM在多孔介質(zhì)中的沸騰換熱研究
    6.1 物理模型
    6.2 數(shù)值計算結(jié)果
        6.2.1 熱流密度的影響
        6.2.2 流速的影響
        6.2.3 加熱方位的影響
        6.2.4 顆粒直徑的影響
        6.2.5 熱流密度與壁面過熱度的關(guān)系
    6.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]締合聚合物在多孔介質(zhì)中的締合行為研究[J]. 李強,梁守成,呂鑫,張健,唐恩高.  石油化工高等學校學報. 2017(06)
[2]A numerical study on heat transfer enhancement and design of a heat exchanger with porous media in continuous hydrothermal flow synthesis system[J]. Pedram Karimi Pour-Fard,Ebrahim Afshari,Masoud Ziaei-Rad,Shahed Taghian-Dehaghani.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2017(10)
[3]底部局部加熱多孔介質(zhì)自然對流傳熱的格子Boltzmann模擬[J]. 何宗旭,嚴微微,張凱,楊向龍,魏義坤.  物理學報. 2017(20)
[4]多尺度多孔介質(zhì)有效氣體輸運參數(shù)的分形特征[J]. 徐鵬,李翠紅,柳海成,邱淑霞,郁伯銘.  地球科學. 2017(08)
[5]冪律流體在多孔介質(zhì)中徑向滲流的分形模型[J]. 王世芳,吳濤,鄭秋莎.  力學季刊. 2016(04)
[6]顆粒堆積多孔介質(zhì)內(nèi)冪律流體的流動阻力特性[J]. 田興旺,王平,徐士鳴.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2017(01)
[7]Micro-CT技術(shù)在多孔介質(zhì)兩相流動實驗研究中的應(yīng)用[J]. 趙越超,沈子鑒,陳俊霖,湯凌越,劉瑜,宋永臣.  實驗室科學. 2016(03)
[8]基于核磁共振成像技術(shù)的飽和多孔介質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)及溶液流速分布探測（英文）[J]. 吳愛祥,劉超,尹升華,薛振林,陳勛.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(05)
[9]基于LBM的多孔介質(zhì)/流體交界面滑移效應(yīng)細觀研究[J]. 蔡鵬飛,陳寶明,張國慶,劉芳,張星,云和明.  工程熱物理學報. 2016(02)
[10]孔隙率階梯分布多孔介質(zhì)內(nèi)傳熱及流動性[J]. 楊偉,趙柄翔,曹明,張樹光.  遼寧工程技術(shù)大學學報(自然科學版). 2016(01)

碩士論文
[1]基于多孔介質(zhì)規(guī)則排列冪律流體的流動和換熱實驗研究[D]. 張章.大連理工大學 2017
[2]多孔介質(zhì)中非牛頓流體流動阻力與傳熱特性研究[D]. 王鈺翔.山東建筑大學 2017
[3]多孔介質(zhì)內(nèi)冪律流體流動與換熱特性實驗研究[D]. 孫振華.大連理工大學 2015
[4]聚丙烯酰胺水溶液在多孔介質(zhì)中的流動與換熱實驗研究[D]. 劉亞.大連理工大學 2014
[5]冪律流體在多孔介質(zhì)中流動與換熱的數(shù)值研究[D]. 尹玉真.大連理工大學 2014
[6]近鄰界CO2在多孔介質(zhì)中的流動：格子波爾茲曼模擬[D]. 殷志武.華中科技大學 2013
[7]聚合物溶液在多孔介質(zhì)中的流變性研究[D]. 張九然.東北石油大學 2012



本文編號：3523966