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典型傳熱結(jié)構(gòu)強(qiáng)化傳熱與減阻的流動(dòng)控制研究

發(fā)布時(shí)間:2017-08-05 04:17

  本文關(guān)鍵詞:典型傳熱結(jié)構(gòu)強(qiáng)化傳熱與減阻的流動(dòng)控制研究


  更多相關(guān)文章: 截?cái)嗬咂?/b> 渦結(jié)構(gòu) 二次球凸 熱學(xué)性能 圓柱擾流


【摘要】:傳熱冷卻問(wèn)題是當(dāng)今能源動(dòng)力領(lǐng)域的重要研究課題。強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于換熱器,渦輪葉片,電子芯片,及醫(yī)療器械中。傳統(tǒng)強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)依靠直接破壞邊界層來(lái)強(qiáng)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?cái)嗬咂瑢?duì)傳統(tǒng)連續(xù)型肋片進(jìn)行改進(jìn)。設(shè)計(jì)了四種不同截?cái)嘈问?分析截?cái)嗬咂牧鲃?dòng)傳熱性能。與連續(xù)型肋片相比,截?cái)嗬咂梢愿纳评咂臏u結(jié)構(gòu),增加流動(dòng)的橫向混合,提高綜合傳熱性能。隨后重點(diǎn)研究了中間截?cái)嗬咂臒釋W(xué)性能,擴(kuò)展到不同的肋片排布。(平行的,交錯(cuò)的,以及傾斜的,V形肋片等)。研究表明交錯(cuò)型中間截?cái)嗬咂軌虼蠓秶母倪M(jìn)流動(dòng)混合,提高肋片的換熱效率。對(duì)球凹傳熱結(jié)構(gòu)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(dòng)沖擊以及渦結(jié)構(gòu)的噴射。同時(shí)研究了球凹中內(nèi)置球凸的流動(dòng)換熱特性,球凹中內(nèi)置球凸,有效限制球凹內(nèi)部的流動(dòng)循環(huán)區(qū)域,加強(qiáng)渦結(jié)構(gòu)的噴射。此外,在內(nèi)置球凸周圍產(chǎn)生馬蹄形的渦結(jié)構(gòu),加大了冷熱流體的流動(dòng)混合,提高換熱效率。結(jié)合構(gòu)型理論,把二次球凸引入到球凹結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,控制了二次球凸的不同高度及相對(duì)位置。通過(guò)二次球凸,控制主流沖擊凹槽內(nèi)部的角度,減小流動(dòng)循環(huán)區(qū)域,從而減小低傳熱區(qū)域。二次球凸相對(duì)位置的變化也會(huì)影響橫向流動(dòng)混合,改善傳統(tǒng)球凹通道綜合換熱性能。對(duì)凹槽傳熱結(jié)構(gòu)的改進(jìn)是在交界處增加圓角,并通過(guò)截面形狀最低點(diǎn)的移動(dòng),改變流動(dòng)的再附著形式。改進(jìn)后的凹槽結(jié)構(gòu)在強(qiáng)化傳熱和阻力方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)肋片結(jié)構(gòu)。同時(shí),帶圓角的圓柱形凹槽結(jié)構(gòu)的熱學(xué)性能也要優(yōu)于普通圓柱形凹槽結(jié)構(gòu)。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(duì)雙圓柱擾流換熱的影響。結(jié)果表明當(dāng)震蕩流的頻率與圓柱擾流卡門渦街的自然頻率接近時(shí),換熱效率會(huì)增大。當(dāng)震蕩流的振幅變大時(shí),雙圓柱表面的強(qiáng)化換熱也會(huì)迅速增加。
【關(guān)鍵詞】:截?cái)嗬咂?/strong> 渦結(jié)構(gòu) 二次球凸 熱學(xué)性能 圓柱擾流
【學(xué)位授予單位】:西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】: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(duì)流強(qiáng)化傳熱技術(shù)的發(fā)展10-11
  • 1.2.2 典型強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)11-16
  • 1.3 研究?jī)?nèi)容16-18
  • 第二章 數(shù)值計(jì)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(chǎng)的數(shù)值解法簡(jiǎn)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(jì)算軟件26
  • 2.7 本章小結(jié)26-27
  • 第三章 傳統(tǒng)肋片通道的改進(jìn)—截?cái)嗬咂?/span>27-50
  • 3.1 引言27
  • 3.2 不同形式截?cái)嗬咂牧鲃?dòng)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(dú)立性32-33
  • 3.2.4 參數(shù)定義33
  • 3.2.5 結(jié)果分析33-40
  • 3.3 中間截?cái)嗬咂挪紝?duì)其流動(dòng)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(dú)立性42-43
  • 3.3.3 結(jié)果分析43-49
  • 3.4 本章小結(jié)49-50
  • 第四章 球凹及其拓展結(jié)構(gòu)的傳熱流動(dòng)機(jī)理50-84
  • 4.1 引言50
  • 4.2 不同形狀球凹結(jié)構(gòu)的流動(dòng)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(dú)立性54-55
  • 4.2.4 參數(shù)定義55
  • 4.2.5 結(jié)果分析55-60
  • 4.3 球凹中內(nèi)置球凸對(duì)其流動(dòng)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(dú)立性62-63
  • 4.3.3 結(jié)果分析63-70
  • 4.4 二次球凸對(duì)球凹通道流動(dòng)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(dú)立性71-73
  • 4.4.3 結(jié)果分析73-83
  • 4.5 本章小結(jié)83-84
  • 第五章 圓柱形凹槽改進(jìn)結(jié)構(gòu)的流動(dòng)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(dú)立性86-87
  • 5.5 參數(shù)定義87
  • 5.6 結(jié)果分析87-96
  • 5.6.1 傳熱與阻力87-90
  • 5.6.2 流場(chǎng)90-93
  • 5.6.3 綜合性能比較93-96
  • 5.7 本章小結(jié)96-97
  • 第六章 非穩(wěn)態(tài)震蕩流對(duì)圓柱擾流的流動(dòng)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(jié)構(gòu)化網(wǎng)格98
  • 6.4 相關(guān)結(jié)果98-102
  • 6.5 本章小結(jié)102-103
  • 第七章 總結(jié)與展望103-105
  • 7.1 總結(jié)103-104
  • 7.2 展望104-105
  • 參考文獻(xiàn)105-112
  • 碩士期間發(fā)表論文112-114
  • 碩士期間獲得榮譽(yù)114-115
  • 致謝115-116

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