本文關(guān)鍵詞：豎直運動熱源壁面噴霧冷卻液膜流動及傳熱研究

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【摘要】：噴霧冷卻是一種新型的散熱冷卻方式,具有冷卻效率高、換熱系數(shù)大、工質(zhì)利用率高等優(yōu)點,目前廣泛地應用于冶金、電子元器件等行業(yè)。由于當前國內(nèi)外對噴霧冷卻的研究主要集中于水平靜止壁面的冷卻方面,而現(xiàn)實生活中常常會碰到豎直運動壁面的冷卻問題,所以有必要對豎直運動熱源壁面的噴霧冷卻進行探究。液膜作為噴霧冷卻重要的傳熱方式之一,對液膜的流動特性及傳熱機理進行研究尤為重要。本文針對豎直運動的熱源壁面,針對壁面的結(jié)構(gòu)特點,采用扇形噴嘴進行噴霧冷卻。首先建立了噴霧的物理模型,在描述流體動力學的三大守恒定律的基礎上,用量綱分析法進行理論推導得到噴流體速度分布函數(shù)的一階線性非齊次微分方程,然后利用常數(shù)變易法求解得到扇形噴嘴的流體速度分布函數(shù);結(jié)合扇形噴嘴的噴霧角度、噴霧距離以及噴嘴質(zhì)量流量等噴霧特性參數(shù),利用MATLAB軟件對噴霧流體速度分布函數(shù)進行仿真分析,得到了流體速度的分布曲線。結(jié)果表明越靠近噴霧邊緣區(qū)域,流體的速度越小,分布越均勻。其次,建立了液膜流動過程中滿足的質(zhì)量守恒模型和動量守恒模型,對液膜的流動速度和厚度進行理論推導,求解出液膜的流動速度和厚度關(guān)于等效噴霧半徑和噴霧距離的分布函數(shù);給定噴霧系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行仿真分析,得到不同噴霧距離條件下液膜的流動速度及厚度關(guān)于等效噴霧半徑的分布曲線。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在噴霧邊緣區(qū)域液膜的流動速度比噴霧中心區(qū)域更快,并且液膜的厚度分布也更加均勻,而在噴霧中心區(qū)域的液膜會出現(xiàn)明顯的凸起現(xiàn)象,噴霧區(qū)以外的液膜由于速度的減小,存在累積和回縮的現(xiàn)象。最后,在對液膜流動特性進行研究的基礎上,建立了系統(tǒng)的能量守恒模型,通過理論推導得到液膜的熱流密度關(guān)于噴霧距離和等效噴霧半徑的函數(shù);利用MATLAB仿真分析得到不同的噴霧距離條件下液膜換熱的熱流密度關(guān)于噴霧距離的分布曲線。結(jié)果表明噴霧邊緣區(qū)域的液膜換熱的熱流密度比噴霧中心區(qū)域高,并且分布更加均勻,傳熱效果更好。綜上所述,本文針對豎直壁面噴霧冷卻系統(tǒng),分別從噴霧流體速度分布特性、液膜的流動速度和厚度分布情況以及液膜的傳熱特性三方面進行了研究分析,所得的相關(guān)結(jié)論為噴霧冷卻傳熱機理的實際應用以及實驗研究提供了理論參照和技術(shù)指導。
【關(guān)鍵詞】：噴霧冷卻 流體速度 液膜厚度 液膜速度 液膜傳熱
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究的背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容16-17
• 1.4 本章小結(jié)17-18
• 第2章 噴霧區(qū)流動特性建模與分析18-31
• 2.1 噴霧模型的建立18-25
• 2.1.1 模型假設20
• 2.1.2 噴霧區(qū)流動特性建模20-25
• 2.2 噴霧流體速度分布的仿真分析25-29
• 2.3 本章小結(jié)29-31
• 第3章 噴霧區(qū)液膜流動建模與分析31-55
• 3.1 流體的基本守恒方程31-33
• 3.2 液膜流動數(shù)學模型的建立33-45
• 3.2.1 液膜流動質(zhì)量守恒模型35-41
• 3.2.2 液膜流動動量守恒模型41-45
• 3.3 液膜流動特性的仿真分析45-53
• 3.3.1 初始條件的設定45-46
• 3.3.2 液膜流動速度和厚度的仿真分析46-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第4章 噴霧區(qū)液膜傳熱建模與分析55-65
• 4.1 液膜傳熱模型的建立55-59
• 4.2 液膜傳熱特性的仿真分析59-63
• 4.2.1 初始參數(shù)設定59-61
• 4.2.2 液膜傳熱的仿真分析61-63
• 4.3 本章小結(jié)63-65
• 第5章 總結(jié)展望65-67
• 5.1 總結(jié)65-66
• 5.2 展望66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-73
• 附錄1 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文73-74
• 附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目74-75
• 詳細摘要75-82

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