流體變物性和添加高聚物對(duì)湍流槽道流動(dòng)與傳熱特性的影響.pdf

1、自從Toms發(fā)現(xiàn)高分子湍流減阻效應(yīng)以來(lái)，對(duì)其減阻機(jī)理已開(kāi)展了大量的研究，但是一直沒(méi)有定論。當(dāng)牛頓流添加高分子之后，減阻流體在減阻的同時(shí)傳熱性能也降低。因此當(dāng)添加劑應(yīng)用于區(qū)域供熱/制冷系統(tǒng)時(shí)可以大大降低阻力和熱量損失，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能耗的目的。
　　 本文通過(guò)建立相應(yīng)的數(shù)值模型，對(duì)流體變物性和添加高聚物后的槽道湍流流動(dòng)與傳熱特性進(jìn)行了分析和數(shù)值模擬。得到的主要結(jié)果有：
　　 1.首先對(duì)槽道內(nèi)流體變物性流動(dòng)和傳熱特性進(jìn)行了數(shù)值

2、模擬，得出了流體變物性流動(dòng)時(shí)的速度分布和溫度分布規(guī)律，并且與常物性流動(dòng)和傳熱的情況進(jìn)行了對(duì)比。研究結(jié)果表明相對(duì)于物性不變的情況下由于物性的改變產(chǎn)生了減阻效果和傳熱增強(qiáng)效果；在壁面溫度與流體溫度相差不大的情況下，按照常物性計(jì)算所得的流動(dòng)和傳熱情況與變物性時(shí)相差不大。
　　 2.從粘彈性流體的基本方程-麥克斯韋方程式出發(fā)，理論上推導(dǎo)了能在某種程度上模擬高分子聚合物減阻和傳熱降低的模型。該模型以壁面距離y為函數(shù)，在粘性底層保持等效流體

3、粘度不變，在粘性底層之外等效流體粘度隨著離壁面距離以斜率D(也稱為減阻參數(shù))線性增加。
　　 3.應(yīng)用減阻和傳熱模型，數(shù)值模擬出了減阻和傳熱降低效應(yīng)，其速度分布與經(jīng)典的Virk三層速度模型有很好的一致性。在一定范圍內(nèi)，隨著減阻參數(shù)D的增加，流動(dòng)的阻力和傳熱性能降低。數(shù)值模擬出的最大減阻率和傳熱降低率分別為75.6％和73.9％。
　　 4.對(duì)減阻和傳熱模型引發(fā)的減阻流的湍流脈動(dòng)量進(jìn)行了分析，流向的速度脈動(dòng)在低減阻時(shí)隨著減