本文關(guān)鍵詞：液滴蒸發(fā)一維數(shù)學(xué)模型及其在二甲醚噴霧中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2009年

球形液滴蒸發(fā)的對流傳熱數(shù)值模擬

沈淳  

【摘要】： 球形燃料液滴的蒸發(fā)過程是各類熱機燃燒室內(nèi)燃料燃燒過程的重要階段,直接影響設(shè)備運行的可靠性與技術(shù)性能。目前,在對液滴蒸發(fā)數(shù)值模擬時,都是假設(shè)液滴表面對流換熱系數(shù)均勻,然后通過實驗關(guān)聯(lián)式求得,由于實際流動場的復(fù)雜性,液滴表面特性并不是均勻,因此了解液滴表面的局部蒸發(fā)特性,各種實驗關(guān)聯(lián)式計算所得努塞爾數(shù)與根據(jù)實際流動場中傳熱傳質(zhì)特性計算而得努塞爾數(shù)之間的差別,對于更進一步了解流動場中液滴蒸發(fā)作用都有很大的意義。 本文首先通過商業(yè)軟件FLUENT以及其自帶自定義函數(shù)(UDF),對等溫液滴平衡蒸發(fā)模型進行等效,建立了不考慮半徑變化的變物性等溫液滴平衡蒸發(fā)的整場數(shù)值模擬計算模型。在上述模型的基礎(chǔ)上分析并總結(jié)了以下內(nèi)容: 1.對低雷諾數(shù)小粒徑條件下的正葵烷液滴蒸發(fā)過程進行數(shù)值模擬,分析了液滴表面的蒸發(fā)流動(斯蒂芬流)以及局部換熱(局部奴塞爾數(shù))特性。數(shù)值計算結(jié)果表明,在考慮液滴表面?zhèn)髻|(zhì)的情況下,對于相同的液滴溫度,相同的來流雷諾數(shù)而言,粒徑不等的液滴,表面無量綱斯蒂芬流和液滴表面相應(yīng)位置的局部努賽爾數(shù)未必相等,這與來流沖擊表面無傳質(zhì)硬球規(guī)律不一致。總結(jié)了液滴蒸發(fā)過程中影響液滴表面斯蒂芬流分布的因素。 2.將不同條件下的液滴平均奴塞爾數(shù),與用液滴蒸發(fā)計算中常用到的五個實驗關(guān)聯(lián)式計算所得經(jīng)驗奴塞爾數(shù)進行了比較,計算出兩者的相對誤差,分析了產(chǎn)生誤差的部分原因。 考慮到等溫平衡液滴整場數(shù)值模型的局限性,本文還建立了液滴內(nèi)部流動場數(shù)值計算模型,并且編制和調(diào)試了相應(yīng)計算程序,為下一步建立更為全面的液滴蒸發(fā)整場數(shù)值計算模型打下基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK124
【目錄】：

摘要3-4

Abstract4-9

第一章 緒論9-16

1.1 課題來源及研究的目的和意義9

1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析9-14

1.2.1 國外研究現(xiàn)狀9-12

1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14

1.3 本課題主要研究內(nèi)容14-16

第二章 基于FLUENT 的對流換熱模擬方法16-23

2.1 FLUENT 數(shù)值求解基本理論16-19

2.1.1 通用控制方程離散16-17

2.1.2 基于壓力的Simple 求解器17-18

2.1.3 FLUENT 收斂判據(jù)——基于壓力的求解器殘差(residuals)18-19

2.2 FLUENT 中自定義函數(shù)(UDF)19-22

2.2.1 FLUENT 求解過程中調(diào)用 UDF 的順序20

2.2.2 UDF 中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)20-22

2.2.3 UDF 中的DEFINE 宏22

2.2.4 UDF 中的調(diào)用和改變求解器中數(shù)據(jù)的宏22

2.3 本章小節(jié)22-23

第三章 液滴表面局部蒸發(fā)特性分析23-38

3.1 物理模型簡化23-24

3.2 控制方程24-25

3.2.1 液滴外流場24

3.2.2 液滴部分控制方程24-25

3.3 物性25-27

3.4 數(shù)值計算27-31

3.4.1 UDF 編寫27-29

3.4.2 網(wǎng)格選定29-31

3.5 計算結(jié)果及分析31-37

3.5.1 液滴表面局部努賽爾數(shù)Nu_θ特性32-33

3.5.2 液滴表面斯蒂芬流v_s特性33-35

3.5.3 液滴周圍分界輪廓線特性35-37

3.6 本章小結(jié)37-38

第四章 實驗關(guān)聯(lián)式比較分析38-49

4.1 引言38

4.2 物理模型38-41

4.2.1 發(fā)動機通道中的液滴蒸發(fā)模型38-40

4.2.2 整場數(shù)值模擬液滴蒸發(fā)模型40-41

4.3 物性41-42

4.4 結(jié)果比較分析42-47

4.4.1 Bird-Stewart 實驗關(guān)聯(lián)式比較42-43

4.4.2 Sirignano 實驗關(guān)聯(lián)式1 比較43-45

4.4.3 Sirignano 實驗關(guān)聯(lián)式2 比較45-46

4.4.4 Abramzon-Sirignano 實驗關(guān)聯(lián)式比較46

4.4.5 Haywood-Nzfziger 實驗關(guān)聯(lián)式比較46-47

4.5 本章小結(jié)47-49

第五章 液滴內(nèi)部環(huán)流數(shù)值模擬研究49-59

5.1 引言49

5.2 液滴內(nèi)部液相流動模型49-50

5.3 方程離散50-54

5.3.1 動量方程離散51-53

5.3.2 壓力修正53-54

5.3.3 邊界處理54

5.3.4 離散方程求解方法54

5.4 具體試算條件以及結(jié)果示意54-58

5.4.1 網(wǎng)格劃分55

5.4.2 邊界條件55-56

5.4.3 結(jié)果示意56-58

5.5 應(yīng)用展望58-59

結(jié)論59-61

參考文獻61-64

攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文64-66

致謝66

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2 陶毓伽;大功率固體激光器冷卻研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2010年

3 陳常念;臥式螺旋管內(nèi)臨界熱流密度特性及其流體模化方法研究[D];山東大學(xué);2010年

4 常威;矩形細通道內(nèi)流動沸騰特性分析及實驗研究[D];山東大學(xué);2012年

5 陳雁;地?zé)峋聯(lián)Q熱器的模擬實驗與理論研究[D];天津大學(xué);2009年

6 李春燕;超臨界鍋爐水冷壁管溫度數(shù)值計算與研究[D];華北電力大學(xué)（河北）;2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 金衍勝;火電廠直接空冷系統(tǒng)傳熱性能實驗研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2009年

2 任�；�;水平環(huán)形窄縫流道內(nèi)流動過冷沸騰換熱機理的理論和實驗研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2008年

3 邢棟;變壓器繞組油道內(nèi)的對流換熱性能實驗研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2012年

4 汪超;機械通風(fēng)逆流鹽水冷卻塔節(jié)水性能的實驗研究[D];浙江大學(xué);2013年

5 高園園;GH-4型LED路燈散熱器傳熱研究[D];重慶大學(xué);2011年

6 王曉艷;水平蛇形管內(nèi)傳熱特性實驗研究[D];山東理工大學(xué);2011年

7 陳卓楷;超聲霧化水霧的除塵機理和在實驗中的應(yīng)用研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2007年

8 李冠文;超聲波霧化技術(shù)在油煙凈化上的應(yīng)用研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2008年

9 牛小翠;木質(zhì)素懸浮液管式降膜蒸發(fā)傳熱研究[D];鄭州大學(xué);2011年

10 李明磊;低溫余熱回收利用強化換熱技術(shù)及數(shù)值模擬研究[D];昆明理工大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：液滴蒸發(fā)一維數(shù)學(xué)模型及其在二甲醚噴霧中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：148053