噴淋冷卻是一種高效的冷卻方式,廣泛存在于石油化工、能源環(huán)境、航天工業(yè)等科學領域。在噴淋冷卻過程中常伴隨著液滴撞擊豎直壁面現象,液滴在撞擊豎直壁面過程中,其自由表面在不斷變化,且由于溫度較高,常存在相變及氣液兩相流流動過程,使得液滴撞擊豎直壁面問題的研究處理起來較為困難。本文采用數值方法對液滴撞擊豎直壁面的流動及傳熱過程進行了研究,并分析了各參數對液滴撞擊豎直壁面過程的影響,具體的研究內容和結論如下:(1)建立了液滴撞擊豎直壁面的二維幾何模型,選取VOF模型進行氣液相界面的捕捉、CSF模型進行表面張力的計算、幾何重構技術進行界面的重構,并用FLUENT軟件進行數值模擬,將模擬的結果與前人的實驗數據進行對比,驗證了模型的可靠性。(2)模擬液滴撞擊豎直壁面的過程,并對撞擊時液滴進行流動和傳熱分析。通過研究可得液滴在撞擊壁面后向上、下鋪展時,上三相接觸點的速度逐漸減小至零,下三相接觸點速度始終最大,擾動劇烈,熱流密度最大;壁面的平均熱流密度先增加后趨于穩(wěn)定。(3)分析了各參數對液滴撞擊豎直壁面流動和傳熱的影響,結果表明:a)液滴的初始速度越大,向上、下鋪展的距離越大,鋪展的越快,換熱量越大,完...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號表
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
    1.2 液滴撞擊壁面的研究進展
        1.2.1 理論研究
        1.2.2 實驗研究
        1.2.3 數值模擬
    1.3 本文的主要研究內容
第2章 液滴撞擊豎直壁面的數值模擬方法
    2.1 模型建立
        2.1.1 幾何模型
        2.1.2 網格劃分
    2.2 氣液相界面追蹤
    2.3 VOF模型
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 氣液相界面的重構
        2.3.3 表面張力和壁面粘附力
    2.4 離散化
        2.4.1 區(qū)域離散化
        2.4.2 方程的離散化
    2.5 參數設置
        2.5.1 材料物性
        2.5.2 質量傳遞
        2.5.3 邊界條件
    2.6 計算域的初始化
    2.7 收斂性與穩(wěn)定性
    2.8 本章小結
第3章 液滴撞擊豎直壁面的流動分析
    3.1 數值方法的驗證
    3.2 液滴的流動分析
        3.2.1 相圖分析
        3.2.2 速度場分析
    3.3 參數對液滴鋪展的影響
        3.3.1 初始速度
        3.3.2 撞擊角
        3.3.3 液滴直徑
        3.3.4 接觸角
        3.3.5 表面張力系數
    3.4 本章小結
第4章 液滴撞擊豎直壁面的傳熱分析
    4.1 傳熱特性分析
    4.2 參數對傳熱的影響
        4.2.1 初始速度
        4.2.2 壁面溫度
        4.2.3 撞擊角
        4.2.4 液滴直徑
    4.3 本章小結
第5章 總結與展望
    5.1 本文小結
    5.2 未來展望
參考文獻
致謝
學位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3751030