自然對(duì)流換熱現(xiàn)象廣泛存在于自然界和各種工程問題中。Rayleigh-Bénard convection系統(tǒng)（RBC系統(tǒng)）是一個(gè)典型的自然對(duì)流傳熱模型。通過研究RBC系統(tǒng)內(nèi)的傳熱機(jī)理有利于幫助人們解決工程和生活中的對(duì)流傳熱問題。學(xué)者們?cè)诠饣吔鐥l件下的RBC系統(tǒng)中進(jìn)行了整體傳熱分析和微觀熱耗散率的研究。且研究已經(jīng)十分成熟。人們?cè)诖植谶吔鐥l件下RBC系統(tǒng)中也進(jìn)行了大量整體傳熱分析。但是,目前沒有實(shí)驗(yàn)研究粗糙邊界條件下的RBC系統(tǒng)中的微觀傳熱原理。本文以粗糙面的金字塔高度為粗糙度,通過測(cè)量不同粗糙度下熱耗散率的空間場(chǎng)來(lái)研究粗糙RBC系統(tǒng)的微觀傳熱機(jī)制。本文的實(shí)驗(yàn)裝置為豎直圓柱形RBC系統(tǒng),流體介質(zhì)為水,粗糙面為金字塔形,以金字塔高度作為粗糙度。本實(shí)驗(yàn)粗糙度分別為3 mm和6 mm。本文實(shí)驗(yàn)的控制參數(shù)分別為Pr=5.4、Ra=3.3×109～1.053×1010。通過測(cè)量不同粗糙度RBC系統(tǒng)中各組Ra數(shù)下的溫度剖面,可以依次劃分出溫度邊界層區(qū)、混合區(qū)和中央?yún)^(qū)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)3 mm、6 mm粗糙度下邊界層厚度λ與Ra數(shù)的關(guān)系式分別為λ=6543×Ra-0.36、λ=6410×Ra-0.36。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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Rayleigh-Bénard對(duì)流系統(tǒng)

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哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-8-a)大小探頭的熱敏電阻對(duì)比圖b)大小探頭成品對(duì)比圖圖2-1大小探頭的對(duì)比圖實(shí)驗(yàn)中所用的大小探頭都需要經(jīng)過標(biāo)定校核才能投入使用。校核實(shí)驗(yàn)的溫度范圍是10℃~60℃。熱敏電阻對(duì)應(yīng)的阻值范圍為20kΩ~200kΩ。在校核過程中，用由高精度溫度探頭所測(cè)阻值為參考點(diǎn)，將其視為真實(shí)溫度值。因?yàn)樗臏y(cè)量精度可以達(dá)到0.001K。將待校核的探頭用銅線和防水絕緣膠布與高精度溫度探頭綁在一起，然后放入ThermalScientific公司生產(chǎn)的可編程恒溫水域箱中（如圖2-2所示）。該水域箱的溫度控制精度為±0.01℃。圖2-2水浴箱實(shí)體圖待校核探頭與多通道數(shù)據(jù)采集卡連接，再將數(shù)據(jù)采集卡放入數(shù)據(jù)采集器中來(lái)采集探頭的阻值變化。高精度探頭可以測(cè)出水域中的真實(shí)溫度，用python程序控制水域溫度從10℃變化到60℃，每隔2℃采集一組每個(gè)探頭的阻值。由此，可以得到26組數(shù)據(jù)。應(yīng)用Steinhart-Hart來(lái)確定溫度與阻值的擬合關(guān)系：baTcRdRR)(ln)(lnln/132（2-1）式中T——由高精度探頭測(cè)得的水域箱的實(shí)際溫度（K）；R——探頭所測(cè)得的阻值（Ω）；a、b、c、d——每個(gè)探頭對(duì)應(yīng)的參數(shù)數(shù)值。根據(jù)測(cè)得的探頭阻值與溫度的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，可以用matlab程序擬合得出對(duì)應(yīng)的a、b、c、d值。用紅色畫出對(duì)應(yīng)的T與R的函數(shù)圖像，用藍(lán)色圓圈表示

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Current trends and future directions in turbulent thermal convection[J]. Ke-Qing Xia.  Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2013(05)

碩士論文
[1]基于等離子體激勵(lì)器控制湍流邊界層減阻的參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 彭倩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]粗糙面Rayleigh-Bénard對(duì)流系統(tǒng)傳熱和熱耗散率的測(cè)量[D]. 單峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]粗糙邊界條件下湍流熱對(duì)流溫度剖面測(cè)量[D]. 左惲祺.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[4]在水平對(duì)流中關(guān)于熱耗散率的測(cè)量[D]. 李嘉鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[5]水平熱對(duì)流熱傳輸及溫度剖面的實(shí)驗(yàn)測(cè)量[D]. 鄢博.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017



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