本文關(guān)鍵詞：規(guī)則排列多孔介質(zhì)通道內(nèi)流體流動(dòng)和換熱的數(shù)值研究

  更多相關(guān)文章： 多孔介質(zhì) 冪律流體 數(shù)值模擬 流動(dòng)和換熱 排列方式

【摘要】：隨著多孔介質(zhì)在日常生活和工業(yè)中的廣泛應(yīng)用,人們對(duì)多孔介質(zhì)的關(guān)注越來(lái)越多,在提高其換熱能力的同時(shí),壓降也會(huì)大大增加,所以流動(dòng)和換熱兩方面的特性研究已經(jīng)成為很多行業(yè)的需要,在這樣的大背景下,本文使用Fluent軟件對(duì)影響水和冪律流體在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)和換熱的影響因素進(jìn)行了深入研究。對(duì)流動(dòng)的特性分析得出,流體間的混摻方式隨速度大小的變化而變化,速度較小時(shí),流體的漩渦區(qū)是完全對(duì)稱的兩個(gè)漩渦,流體間沒有混摻,速度增大時(shí),流體間發(fā)生混摻,速度繼續(xù)增大時(shí),混摻的流線和流束大小都會(huì)發(fā)生變化,流體的混摻程度也隨著速度的增加而增加。冪律指數(shù)n值對(duì)冪律流體的剪切應(yīng)力以及質(zhì)量加權(quán)平均速度都有影響,n值減小,剪切應(yīng)力增大,平均速度減小。多孔介質(zhì)的排列方式越緊湊(孔隙率越小)顆粒直徑越小,n值越小,流體在多孔介質(zhì)中的壓降就越大。多孔介質(zhì)中的流動(dòng)特性對(duì)n值較大的流體比較敏感,n值減小時(shí),影響變小,當(dāng)n≤0.5142時(shí),n值的改變對(duì)流動(dòng)特性的影響非常小,特別是在速度較大的時(shí)候,現(xiàn)象更為明顯。多孔介質(zhì)的排列方式改變時(shí)會(huì)影響fm與Rem關(guān)聯(lián)式中系數(shù)A和B值的精確度,但顆粒直徑的改變則不會(huì)影響。在冪律流體的n值較小,速度較大的湍流流動(dòng)中,會(huì)發(fā)生降阻現(xiàn)象,在孔隙率不同時(shí),發(fā)生降阻現(xiàn)象臨界的速度值也會(huì)不同。對(duì)換熱的特性分析得出,第一排銅球和周圍流體間的熱流密度在來(lái)流方向上大致呈減小的趨勢(shì),第二排和第三排銅球和周圍流體間的熱流密度則大致呈上升趨勢(shì)；銅球與周圍流體間的溫差與熱流密度的變化規(guī)律有相似之處。對(duì)流換熱系數(shù)hsf在來(lái)流方向上基本保持不變,速度增加、直徑減小、n值增大都會(huì)導(dǎo)致hsf增大。多孔介質(zhì)的排列方式越緊湊,n值越大,顆粒直徑越小,d/D值越大,固體導(dǎo)熱系數(shù)越大,多孔介質(zhì)的換熱能力就越強(qiáng),換熱系數(shù)hw對(duì)n值較大的流體比較敏感,n值越小,彼此間的差距越小,當(dāng)n≤0.5142時(shí),n值的變化對(duì)hw并沒有太大的影響,當(dāng)速度增大、孔隙率減小、直徑減小時(shí)現(xiàn)象更加明顯,這與對(duì)流動(dòng)的影響有相似之處。此外,本文還給出了適用于水和冪律流體的Nuw和ReD的關(guān)聯(lián)式,總結(jié)出了關(guān)聯(lián)式的適用范圍。多孔介質(zhì)模型一的綜合換熱能力最大,模型四的綜合換熱能力最低,當(dāng)直徑從13.55mm減小到7.1mm時(shí)以及n值減小時(shí),綜合換熱能力都會(huì)減小。
【關(guān)鍵詞】：多孔介質(zhì) 冪律流體 數(shù)值模擬 流動(dòng)和換熱 排列方式
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 理論基礎(chǔ)11-18
• 1.2.1 多孔介質(zhì)及體積平均法11-12
• 1.2.2 多孔介質(zhì)中常用的基本參數(shù)12-14
• 1.2.3 多孔介質(zhì)研究方法14-16
• 1.2.4 多孔介質(zhì)中滲流模型的發(fā)展16-17
• 1.2.5 冪律流體及其流變方程17-18
• 1.3 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-23
• 1.3.1 牛頓流體的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3.2 冪律流體的研究現(xiàn)狀21-23
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容23-24
• 2 數(shù)值研究24-31
• 2.1 CFD與fluent軟件介紹24-25
• 2.2 物理模型和數(shù)學(xué)描述25-27
• 2.2.1 物理模型25-26
• 2.2.2 數(shù)學(xué)描述26-27
• 2.3 數(shù)值求解27-29
• 2.3.1 粘性模型的選擇27-28
• 2.3.2 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)28
• 2.3.3 數(shù)值模擬有效性分析28-29
• 2.4 參數(shù)定義29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 3 水和冪律流體在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)31-55
• 3.1 水在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)31-42
• 3.1.1 流體間的混摻方式31-33
• 3.1.2 流體間的混摻程度33-35
• 3.1.3 不同排列方式對(duì)壓降的影響35-40
• 3.1.4 不同排列方式對(duì)阻力系數(shù)的影響40-41
• 3.1.5 顆粒直徑對(duì)壓降的影響41-42
• 3.1.6 顆粒直徑對(duì)阻力系數(shù)的影響42
• 3.2 冪律流體在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)42-54
• 3.2.1 冪律指數(shù)對(duì)剪切應(yīng)力的影響42-44
• 3.2.2 冪律指數(shù)對(duì)平均速度的影響44-46
• 3.2.3 不同排列方式對(duì)冪律流體壓降的影響46-49
• 3.2.4 不同排列方式對(duì)冪律流體阻力系數(shù)的影響49-53
• 3.2.5 顆粒直徑對(duì)冪律流體壓降的影響53-54
• 3.2.6 顆粒直徑對(duì)冪律流體阻力系數(shù)的影響54
• 3.3 本章小結(jié)54-55
• 4 水和冪律流體在多孔介質(zhì)中的換熱55-84
• 4.1 水在多孔介質(zhì)中的換熱55-72
• 4.1.1 流體和固體顆粒間的對(duì)流換熱系數(shù)h_(sf)55-63
• 4.1.2 不同排列方式對(duì)換熱的影響63-64
• 4.1.3 d/D值的大小對(duì)換熱的影響64-66
• 4.1.4 顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)換熱的影響66-68
• 4.1.5 直徑對(duì)換熱的影響68-69
• 4.1.6 努賽爾數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)聯(lián)式69-72
• 4.2 冪律流體在多孔介質(zhì)中的換熱72-80
• 4.2.1 冪律指數(shù)對(duì)換熱系數(shù)h_(sf)的影響72-73
• 4.2.2 不同排列方式對(duì)冪律流體換熱的影響73-76
• 4.2.3 d/D值的大小對(duì)冪律流體換熱的影響76-77
• 4.2.4 顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)冪律流體換熱的影響77-78
• 4.2.5 直徑對(duì)冪律流體換熱的影響78
• 4.2.6 不同n值下努賽爾數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)聯(lián)式78-80
• 4.3 綜合換熱系數(shù)80-83
• 4.4 本章小結(jié)83-84
• 結(jié)論84-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況90-91
• 致謝91-92

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 田興旺;王平;徐士鳴;;冪律流體飽和多孔介質(zhì)平板通道流動(dòng)特性分析[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2015年04期

2 田興旺;王平;徐士鳴;張琨;;冪律流體飽和多孔介質(zhì)通道中的黏性耗散效應(yīng)[J];熱科學(xué)與技術(shù);2014年04期

3 楊劍;曾敏;閆曉;王秋旺;;三維顆粒有序堆積多孔介質(zhì)內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱數(shù)值研究[J];核動(dòng)力工程;2010年S1期

4 姜培學(xué),司廣樹,任澤霈;粘性耗散及變物性對(duì)多孔介質(zhì)中對(duì)流換熱的影響研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2000年05期

5 杜建華,王補(bǔ)宣;帶內(nèi)熱源多孔介質(zhì)中的受迫對(duì)流換熱[J];工程熱物理學(xué)報(bào);1999年01期

6 ;Forced　Convective　Heat　Transfer　in　a　Plate　Channel　Filled　with　Solid　Particles[J];Journal of Thermal Science;1996年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 東明;大孔隙率多孔介質(zhì)內(nèi)湍流流動(dòng)和質(zhì)量彌散的數(shù)值研究[D];大連理工大學(xué);2009年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 孫振華;多孔介質(zhì)內(nèi)冪律流體流動(dòng)與換熱特性實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

2 劉亞;聚丙烯酰胺水溶液在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)與換熱實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2014年

3 尹玉真;冪律流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)與換熱的數(shù)值研究[D];大連理工大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：874181