本文關鍵詞：典型傳熱結構強化傳熱與減阻的流動控制研究

  更多相關文章： 截斷肋片 渦結構 二次球凸 熱學性能 圓柱擾流

【摘要】：傳熱冷卻問題是當今能源動力領域的重要研究課題。強化傳熱結構廣泛應用于換熱器,渦輪葉片,電子芯片,及醫(yī)療器械中。傳統(tǒng)強化傳熱結構依靠直接破壞邊界層來強化傳熱,形狀和摩擦阻力明顯增加,大大影響工作效率。首先采用截斷肋片對傳統(tǒng)連續(xù)型肋片進行改進。設計了四種不同截斷形式,分析截斷肋片的流動傳熱性能。與連續(xù)型肋片相比,截斷肋片可以改善肋片的渦結構,增加流動的橫向混合,提高綜合傳熱性能。隨后重點研究了中間截斷肋片的熱學性能,擴展到不同的肋片排布。(平行的,交錯的,以及傾斜的,V形肋片等)。研究表明交錯型中間截斷肋片能夠大范圍的改進流動混合,提高肋片的換熱效率。對球凹傳熱結構的研究中,發(fā)現(xiàn)球凹形狀的改變影響球凹內(nèi)部的流動沖擊以及渦結構的噴射。同時研究了球凹中內(nèi)置球凸的流動換熱特性,球凹中內(nèi)置球凸,有效限制球凹內(nèi)部的流動循環(huán)區(qū)域,加強渦結構的噴射。此外,在內(nèi)置球凸周圍產(chǎn)生馬蹄形的渦結構,加大了冷熱流體的流動混合,提高換熱效率。結合構型理論,把二次球凸引入到球凹結構的強化傳熱結構的設計中,控制了二次球凸的不同高度及相對位置。通過二次球凸,控制主流沖擊凹槽內(nèi)部的角度,減小流動循環(huán)區(qū)域,從而減小低傳熱區(qū)域。二次球凸相對位置的變化也會影響橫向流動混合,改善傳統(tǒng)球凹通道綜合換熱性能。對凹槽傳熱結構的改進是在交界處增加圓角,并通過截面形狀最低點的移動,改變流動的再附著形式。改進后的凹槽結構在強化傳熱和阻力方面都遠遠好于傳統(tǒng)肋片結構。同時,帶圓角的圓柱形凹槽結構的熱學性能也要優(yōu)于普通圓柱形凹槽結構。在非穩(wěn)態(tài)下圓柱擾流中研究中,改變了入口震蕩流的頻率和振幅,探究其對雙圓柱擾流換熱的影響。結果表明當震蕩流的頻率與圓柱擾流卡門渦街的自然頻率接近時,換熱效率會增大。當震蕩流的振幅變大時,雙圓柱表面的強化換熱也會迅速增加。
【關鍵詞】：截斷肋片 渦結構 二次球凸 熱學性能 圓柱擾流
【學位授予單位】：西北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK124;TK172
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 對流強化傳熱技術的發(fā)展10-11
• 1.2.2 典型強化傳熱結構11-16
• 1.3 研究內(nèi)容16-18
• 第二章 數(shù)值計算方法18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 控制方程18-20
• 2.3 湍流模型20-22
• 2.4 CFD模型的離散22-23
• 2.5 流場的數(shù)值解法簡介23-25
• 2.5.1 分離解法24-25
• 2.5.2 耦合解法25
• 2.6 軟件介紹25-26
• 2.6.1 建模軟件25
• 2.6.2 網(wǎng)格劃分軟件25-26
• 2.6.3 數(shù)值計算軟件26
• 2.7 本章小結26-27
• 第三章 傳統(tǒng)肋片通道的改進—截斷肋片27-50
• 3.1 引言27
• 3.2 不同形式截斷肋片的流動及傳熱特性27-40
• 3.2.1 物理模型和幾何尺寸27-29
• 3.2.2 湍流模型29-32
• 3.2.3 邊界條件和網(wǎng)格獨立性32-33
• 3.2.4 參數(shù)定義33
• 3.2.5 結果分析33-40
• 3.3 中間截斷肋片排布對其流動傳熱性能的影響40-49
• 3.3.1 物理模型和幾何尺寸40-42
• 3.3.2 網(wǎng)格獨立性42-43
• 3.3.3 結果分析43-49
• 3.4 本章小結49-50
• 第四章 球凹及其拓展結構的傳熱流動機理50-84
• 4.1 引言50
• 4.2 不同形狀球凹結構的流動及傳熱特性50-60
• 4.2.1 物理模型和幾何尺寸50-52
• 4.2.2 湍流模型52-54
• 4.2.3 邊界條件和網(wǎng)格獨立性54-55
• 4.2.4 參數(shù)定義55
• 4.2.5 結果分析55-60
• 4.3 球凹中內(nèi)置球凸對其流動傳熱性能的影響60-70
• 4.3.1 物理模型和幾何尺寸61-62
• 4.3.2 網(wǎng)格獨立性62-63
• 4.3.3 結果分析63-70
• 4.4 二次球凸對球凹通道流動傳熱性能的影響70-83
• 4.4.1 物理模型和幾何尺寸70-71
• 4.4.2 網(wǎng)格獨立性71-73
• 4.4.3 結果分析73-83
• 4.5 本章小結83-84
• 第五章 圓柱形凹槽改進結構的流動傳熱研究84-97
• 5.1 引言84
• 5.2 物理模型和幾何尺寸84-86
• 5.3 湍流模型的選擇86
• 5.4 邊界條件和網(wǎng)格獨立性86-87
• 5.5 參數(shù)定義87
• 5.6 結果分析87-96
• 5.6.1 傳熱與阻力87-90
• 5.6.2 流場90-93
• 5.6.3 綜合性能比較93-96
• 5.7 本章小結96-97
• 第六章 非穩(wěn)態(tài)震蕩流對圓柱擾流的流動換熱影響97-103
• 6.1 引言97
• 6.2 物理模型和幾何尺寸97-98
• 6.3 結構化網(wǎng)格98
• 6.4 相關結果98-102
• 6.5 本章小結102-103
• 第七章 總結與展望103-105
• 7.1 總結103-104
• 7.2 展望104-105
• 參考文獻105-112
• 碩士期間發(fā)表論文112-114
• 碩士期間獲得榮譽114-115
• 致謝115-116

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