冷凝傳熱作為高效的能量傳輸方式在海水淡化、制冷、電廠等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。液膜上形成的界面波動(dòng)能夠顯著強(qiáng)化冷凝傳熱速率,因此建立合理準(zhǔn)確的數(shù)理模型,研究波動(dòng)強(qiáng)化冷凝傳熱的微觀機(jī)理具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。構(gòu)建了等溫豎直壁面上二維層流冷凝波動(dòng)降液膜流動(dòng)數(shù)值模型,采用非正交坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法捕捉汽液界面位置,將擾動(dòng)以周期性變化并且平均值為零的虛擬體積力的形式添加在液膜流動(dòng)方向,避免了擾動(dòng)對液膜波動(dòng)演化過程的影響。基于改進(jìn)的SIMPLER算法編寫結(jié)構(gòu)化Fortran語言程序,求解波動(dòng)液膜內(nèi)不同位置處的液膜厚度、溫度、速度和壓力的瞬時(shí)值以及傳熱系數(shù)分布。通過定量分析液膜內(nèi)的微觀流動(dòng)和傳熱現(xiàn)象,深入揭示波動(dòng)強(qiáng)化傳熱機(jī)理。模擬結(jié)果顯示:時(shí)均Nusselt數(shù)的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值一致性較好,驗(yàn)證了數(shù)值模型的準(zhǔn)確性;非正弦孤波內(nèi)壓力梯度決定了波動(dòng)演化和孤波內(nèi)的速度分布,非線性溫度分布表明液膜內(nèi)傳熱是導(dǎo)熱和對流共同作用的;近壁面法向速度引起的對流作用影響壁面溫度梯度,對波動(dòng)冷凝液膜內(nèi)傳熱起重要作用。根據(jù)數(shù)值方法繪制的中性穩(wěn)定曲線,確定對應(yīng)臨界液膜Re數(shù)的擾動(dòng)頻率為16Hz,液膜對低于16Hz擾動(dòng)的響應(yīng)不足以形成波幅...

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和課題意義
    1.2 波動(dòng)降液膜流動(dòng)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 界面穩(wěn)定性理論研究
        1.2.2 流動(dòng)和傳熱特性的實(shí)驗(yàn)研究
        1.2.3 流動(dòng)和傳熱特性的數(shù)值研究
    1.3 本文研究內(nèi)容及目的
2 模型構(gòu)建與求解
    2.1 物理模型
    2.2 模型假設(shè)
    2.3 數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 邊界條件
        2.3.3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
    2.4 控制方程離散
    2.5 求解方法與程序
        2.5.1 求解方法
        2.5.2 計(jì)算流程
        2.5.3 程序結(jié)構(gòu)及功能
    2.6 本章小結(jié)
3 波動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性強(qiáng)化傳熱
    3.1 模型驗(yàn)證與網(wǎng)格無關(guān)性分析
    3.2 液膜厚度分布
    3.3 壓力分布
    3.4 溫度分布
    3.5 局部傳熱系數(shù)分布
    3.6 本章小結(jié)
4 擾動(dòng)頻率對流動(dòng)及傳熱特性的影響
    4.1 中性穩(wěn)定曲線
    4.2 擾動(dòng)頻率對波動(dòng)特性的影響
        4.2.1 膜厚分布
        4.2.2 波長
        4.2.3 波速
        4.2.5 波頻
    4.3 擾動(dòng)頻率對時(shí)均傳熱系數(shù)分布的影響
    4.4 波動(dòng)強(qiáng)化傳熱機(jī)理分析
        4.4.1 波動(dòng)界面面積
        4.4.2 減薄液膜
        4.4.3 法向速度引起的對流
    4.5 傳熱系數(shù)對比分析
    4.6 本章小結(jié)
5 結(jié)論和展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄 符號說明
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3814822