振動(dòng)作用對(duì)管內(nèi)層流流動(dòng)傳熱特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在流動(dòng)換熱過(guò)程中，由各種誘因所導(dǎo)致的不穩(wěn)定問(wèn)題普遍存在，如流體的脈動(dòng)引起流場(chǎng)流動(dòng)的不穩(wěn)定，壁面振動(dòng)引起固液接觸面?zhèn)鳠岬牟环€(wěn)定，超聲波引起氣液兩相液體中氣泡運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的不規(guī)則等。其中機(jī)械振動(dòng)和傳熱的耦合作用所造成的不穩(wěn)定現(xiàn)象較為常見(jiàn)，其不確定性不僅會(huì)對(duì)系統(tǒng)中流體流動(dòng)和傳熱過(guò)程造成一定程度的影響，而且還將嚴(yán)重影響換熱產(chǎn)品的設(shè)計(jì)精度與質(zhì)量，引起經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。作為單獨(dú)的學(xué)科，傳熱學(xué)和機(jī)械振動(dòng)均在各自領(lǐng)域取得眾多研究成果，但是關(guān)于兩者交叉研究

2、的成果卻較少，因此有必要開(kāi)展此方面的研究工作。本文以航空飛機(jī)顫震對(duì)于傳熱特性的影響作為切入點(diǎn)，選取三種不同管型內(nèi)的層流對(duì)流換熱作為研究對(duì)象，進(jìn)行了寬頻域機(jī)械振幅對(duì)于傳熱特性的實(shí)驗(yàn)研究。具體研究工作主要包括以下4點(diǎn)：
　　1）設(shè)計(jì)搭建寬頻域振動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。建立振動(dòng)傳熱系統(tǒng)模型，設(shè)計(jì)工質(zhì)流動(dòng)和機(jī)械振動(dòng)參數(shù)，完成溫度、流量和振動(dòng)加速度多參數(shù)測(cè)量與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建工作。對(duì)所建立振動(dòng)傳熱模型進(jìn)行流動(dòng)雷諾數(shù)Re、熱流密度q、傳熱系數(shù)h和Nu數(shù)的不確

3、定性分析，獲取實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差。
　　2）獲得流體在三種不同管型內(nèi)掃頻狀態(tài)下的機(jī)械振動(dòng)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)特性。利用加速度傳感器測(cè)量振動(dòng)加速度時(shí)域信號(hào)，采用快速傅里葉變換方法（FFT）編寫(xiě)Matlab程序，將該振動(dòng)加速度時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域信號(hào)，從而完成對(duì)頻域信號(hào)的捕捉分析，獲取各個(gè)管型的共振頻率。
　　3）實(shí)驗(yàn)研究機(jī)械振動(dòng)對(duì)光滑圓管內(nèi)層流對(duì)流換熱特性的影響。分別進(jìn)行振動(dòng)加速度、振動(dòng)頻率及流體流動(dòng)雷諾數(shù)對(duì)傳熱系數(shù)及其增強(qiáng)效果的實(shí)驗(yàn)研究，給出