本文關(guān)鍵詞：外部能量源作用下多孔介質(zhì)相變傳熱傳質(zhì)耦合計(jì)算，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)的研究由來已久，隨著科學(xué)技術(shù)的基本和人類應(yīng)用以及探索領(lǐng)域的不斷深入和寬廣，外部強(qiáng)能量源作用下多孔介質(zhì)相變過程中傳熱傳質(zhì)過程逐漸進(jìn)入人們的視野，在不同的工程和研究領(lǐng)域，，外部能量作用下含濕多孔介質(zhì)相變有著不同的形式和應(yīng)用。本文在前人研究非飽和多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)并且涉及相變的基礎(chǔ)上加入了外部強(qiáng)能量源，研究了各種物理參量對(duì)多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)的響應(yīng)機(jī)理，對(duì)前人建立的有關(guān)多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)的各種數(shù)學(xué)模型加以對(duì)比和分析，根據(jù)本文的研究背景選擇合適的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬和仿真，并對(duì)照模擬結(jié)果改進(jìn)結(jié)合模型和數(shù)學(xué)控制方程，進(jìn)一步得到適合的模型。本文的主要研究對(duì)象時(shí)航天飛行器再入大氣層時(shí)受到急劇的氣動(dòng)加熱的情況下，其金屬熱防護(hù)系統(tǒng)的物理參量的變化和相互之間的響應(yīng)原理，本文的主要內(nèi)容分為： 通過分析和對(duì)比，建立適合外部強(qiáng)能量源作用下多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)的控制方程組；使用COMSOL多物理場處理軟件對(duì)建立的模型進(jìn)行模擬仿真；考慮多孔介質(zhì)的不同幾何參量和物理參量對(duì)于模型的影響；分析初步仿真結(jié)果，對(duì)幾何模型和物理模型進(jìn)行改進(jìn)；與參考文獻(xiàn)進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證模型的正確性；提出進(jìn)一步的改進(jìn)意見和建議。 本文的主要研究創(chuàng)新點(diǎn)在于： （1）首先對(duì)于激光等強(qiáng)外部能量源作用多孔介質(zhì)的情況，提出了考慮輻射效應(yīng)的方案和方法并對(duì)該方法進(jìn)行了仿真，分析了輻射對(duì)于多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)模型的影響，并給出了如何考慮輻射效應(yīng)的建議； （2）對(duì)體積膨脹系數(shù)等參量對(duì)于模型的影響進(jìn)行了具體的考慮和分析，以此為基礎(chǔ)說明了在多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)問題的復(fù)雜性和非線性; （3）對(duì)基于孔隙率的傳熱傳質(zhì)控制方程在微觀層面進(jìn)行了仿真模擬，提出了作用孔隙率的概念，并以此為基礎(chǔ)對(duì)模型進(jìn)行了重新仿真和模擬，得到了和實(shí)際吻合很好的結(jié)果。 （4）提出了多孔介質(zhì)在外部能量源作用下，相變區(qū)間宏觀上表現(xiàn)為沿著外部能量的傳輸方向向前推進(jìn)，微觀上相變區(qū)域內(nèi)物質(zhì)的溫度在相變臨界溫度附近不停震蕩，這對(duì)微尺度等物質(zhì)的傳輸和傳熱具有很大的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：多孔介質(zhì) 傳熱傳質(zhì) 相變
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 本課題的研究目的和意義8-9
• 1.2 多孔介質(zhì)研究發(fā)展及展望9-14
• 1.2.1 研究發(fā)展過程9-11
• 1.2.2 研究現(xiàn)狀及問題11-14
• 1.3 本文的研究內(nèi)容14-16
• 第2章 多空介質(zhì)相變過程傳熱傳質(zhì)機(jī)理研究16-31
• 2.1 引言16
• 2.2 多孔介質(zhì)的基本參量16-20
• 2.2.1 孔隙率16-17
• 2.2.2 滲透率17-18
• 2.2.3 飽和度18-19
• 2.2.4 導(dǎo)熱系數(shù)19-20
• 2.2.5 比熱容20
• 2.3 多孔介質(zhì)的傳熱傳質(zhì)理論20-26
• 2.3.1 多孔介質(zhì)研究的基本方法21-24
• 2.3.2 多空介質(zhì)傳熱過程24
• 2.3.3 多孔介質(zhì)傳質(zhì)過程24-26
• 2.4 多孔介質(zhì)的傳熱傳質(zhì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)[26-30]26-30
• 2.4.1 飽和多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)控制方程[30-35]26-29
• 2.4.2 非飽和多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)控制方程[36-41]29-30
• 2.5 小結(jié)30-31
• 第3章 外部能量源作用下多孔介質(zhì)相變過程宏觀尺度研究31-55
• 3.1 模型的數(shù)學(xué)表達(dá)31-35
• 3.1.1 模型假設(shè)31-32
• 3.1.2 模型的控制方程32-35
• 3.2 多孔介質(zhì)模型35-39
• 3.2.1 模型的尺寸和結(jié)構(gòu)35-37
• 3.2.2 模型的物理參量的設(shè)定37-39
• 3.3 二維模型結(jié)果及分析39-51
• 3.3.1 恒定外部能量源作用下39-42
• 3.3.2 瞬態(tài)外部能量源作用下42-51
• 3.4 三維模型結(jié)果及分析51-54
• 3.4.1 恒定外部能量源作用下51-54
• 3.4.2 瞬態(tài)外部能量源作用下54
• 3.5 小結(jié)54-55
• 第4章 外部能量源作用下多孔介質(zhì)相變過程微觀尺度研究55-67
• 4.1 模型的數(shù)學(xué)表達(dá)55-57
• 4.1.1 模型假設(shè)55-56
• 4.1.2 模型的控制方程56-57
• 4.2 實(shí)際微觀多孔介質(zhì)模型57-61
• 4.2.1 模型的尺寸和結(jié)構(gòu)57-59
• 4.2.2 模型物理參量的設(shè)定59
• 4.2.3 結(jié)果分析59-61
• 4.3 簡化微觀多孔介質(zhì)模型61-65
• 4.3.1 模型的尺寸和結(jié)構(gòu)62-63
• 4.3.2 模型物理參量的設(shè)定63
• 4.3.3 結(jié)果分析63-65
• 4.4 改進(jìn)宏觀多孔介質(zhì)模型65-66
• 4.5 小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72

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