本文關(guān)鍵詞：扇形噴嘴噴霧冷卻的數(shù)值模擬及實驗研究

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【摘要】：針對熱鍍鋅合金化爐冷卻段冷卻效果不佳，增設(shè)噴霧冷卻裝置這一問題，本文中建立了噴霧冷卻實驗平臺，采用數(shù)值模擬和實驗測試的方法對噴霧冷卻速度和鋼板溫度分布進(jìn)行了深入分析與研究。 本文主要進(jìn)行了噴霧冷卻實驗測試和FLUENT數(shù)值模擬研究，具體內(nèi)容主要包括以下幾個方面： (1)擬定冷卻實驗方案，以鋼板為研究對象，建立冷卻實驗平臺。首先，在氣壓Pair=0.15MPa，水壓Pwater=0.15MPa工況下比較噴氣冷卻、噴霧冷卻和噴水冷卻三種冷卻方式的冷卻效果，確定出最佳的冷卻方式；另外在氣霧冷卻實驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上探究氣壓、水壓、氣體流量、水流量等對冷卻速度的影響。 (2)建立實驗冷卻裝置的物理模型，應(yīng)用湍流模型、離散相模型、傳熱模型、液滴碰撞破碎模型和液膜模型的相關(guān)理論建立噴霧冷卻的數(shù)學(xué)模型，再根據(jù)實驗工況設(shè)立合理的邊界條件，采用FLUENT軟件對實驗冷卻系統(tǒng)進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)霧化場和溫度場仿真分析。 (3)通過FLUENT軟件對噴霧冷卻的仿真模擬，探究霧化場流場的分布、霧化場液滴的分布、霧化場液滴速度和液滴直徑的分布特征，以及鋼板換熱過程中水蒸汽、液膜厚度和壁面溫度的分布特性，，并對以上影響壁面換熱的各個因素進(jìn)行分析和研究，將噴霧冷卻實驗測試數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，仿真結(jié)果與實驗結(jié)果基本一致，驗證了計算模型及其模擬結(jié)果的正確性。
【關(guān)鍵詞】：噴霧冷卻 數(shù)值模擬 扇形噴嘴 液滴 液膜
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK124;TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 研究的背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究概況9-11
• 1.2.1 傳熱研究方法與數(shù)值模擬技術(shù)9-10
• 1.2.2 噴霧冷卻技術(shù)的發(fā)展10-11
• 1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容11-13
• 1.4 本章小結(jié)13-14
• 第2章 豎直壁面噴霧冷卻實驗14-25
• 2.1 射流冷卻的實驗方案14-19
• 2.1.1 實驗?zāi)康?/span>14
• 2.1.2 實驗原理14-16
• 2.1.3 實驗系統(tǒng)與噴嘴選型16-19
• 2.2 實驗步驟和測試結(jié)果19-22
• 2.3 實驗結(jié)論22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 噴霧冷卻的數(shù)值建模25-41
• 3.1 基本假設(shè)25
• 3.2 噴霧冷卻物理模型的建立25-27
• 3.2.1 幾何模型25-27
• 3.2.2 網(wǎng)格模型27
• 3.3 噴霧冷卻數(shù)學(xué)模型的建立27-37
• 3.3.1 噴霧流場的基本控制方程27-29
• 3.3.2 湍流模型29-30
• 3.3.3 傳熱模型30-31
• 3.3.4 離散相模型31
• 3.3.5 組分運輸模型31-32
• 3.3.6 液滴碰撞和破碎模型32-34
• 3.3.7 噴嘴的數(shù)學(xué)模型34-35
• 3.3.8 動態(tài)阻力模型35
• 3.3.9 壁面液膜和壁面射流模型35-37
• 3.4 連續(xù)相與離散相間的耦合37-39
• 3.4.1 離散相與連續(xù)相的耦合37
• 3.4.2 離散相顆粒與連續(xù)相的換熱和換質(zhì)規(guī)律37-39
• 3.5 離散相的耦合計算39
• 3.6 本章小結(jié)39-41
• 第4章 噴霧冷卻過程的模擬與分析41-62
• 4.1 邊界條件的設(shè)置41-43
• 4.1.1 噴嘴進(jìn)出口邊界條件41
• 4.1.2 噴嘴數(shù)學(xué)模型邊界條件41-42
• 4.1.3 鋼板壁面邊界條件42-43
• 4.2 流體和固體材料43
• 4.3 霧化流場分析43-45
• 4.4 霧化場的液滴分布45-47
• 4.5 霧化場的液滴速度分布47-49
• 4.6 霧化場液滴直徑分布49-52
• 4.7 霧化場和壁面水蒸汽的分布52-55
• 4.8 壁面液膜厚度分布55-56
• 4.9 壁面的溫度分布56-59
• 4.10 計算模型的驗證59-60
• 4.11 本章小結(jié)60-62
• 第5章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 全文總結(jié)62
• 5.2 展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 附錄 1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文69-70
• 附錄 2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目70-71
• 詳細(xì)中文摘要71-73
• 詳細(xì)英文摘要73-74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：646787