搖擺條件下瞬變流動傳熱特性研究.pdf

1、本文針對搖擺運動條件下豎直窄矩形通道內強迫循環(huán)低流速單相流動傳熱特性和溫度波動特性進行實驗研究。
　　本文以固定于搖擺實驗臺的熱工實驗回路為實驗對象，采用去離子水為流動工質，實驗段采用窄矩形通道，截面尺寸為402 mm2。實驗研究結果表明：搖擺運動下低驅動壓頭單相強迫循環(huán)系統(tǒng)流量、出口水溫和外壁面溫度周期性波動。相對流量波動幅度隨時均雷諾數的增加迅速減小，但是搖擺運動下出口水溫和外壁溫波動幅度隨時均雷諾數的增加存在先減小，然后增加

2、，最后再減小的趨勢。在層流區(qū)域，搖擺參數和Pr數都對流量波動幅度和溫度波動幅度有較大影響，流量波動幅度隨搖擺振幅和搖擺頻率的增加而增大，隨Pr數的減小而增加。從而增加出口水溫和外壁溫波動幅度，但是在過渡區(qū)和紊流區(qū)，搖擺振幅、搖擺頻率和Pr數對出口水溫波動幅度沒有明顯的影響規(guī)律。
　　搖擺運動影響溫度波動特性的機理解釋是：溫度波動隨時均雷諾數的變化受到流量波動和傳熱系數兩個因素的共同影響。在層流區(qū)域，由于傳熱系數變化較小，溫度波動主

3、要受到流量波動單一因素的影響。在過渡區(qū)域，由于流量波動會使波峰位置的流體進入轉捩區(qū)，強化換熱，傳熱系數增加，從而會使溫度波動增加，因此溫度波動隨時均雷諾數的變化主要取決于兩個因素中的主要因素的影響。在紊流區(qū)域，由于流量波動已經很小，所以溫度波動也不明顯。
　　針對豎直窄矩形通道內的時均流動傳熱特性實驗研究發(fā)現：在低雷諾數的層流區(qū)域，搖擺作用將抑制換熱，隨著時均雷諾數的增加，抑制作用逐漸減弱。搖擺周期越短，搖擺振幅越大，則抑制作用越

4、明顯。而在中間過渡區(qū)域，搖擺作用將強化換熱，隨著時均雷諾數的增加，換熱強化效果先增加，達到最大值后再減小。增加搖擺振幅或減小搖擺周期能增強換熱。在高雷諾數的紊流區(qū)，由于流量波動幅度較小，搖擺運動下的時均傳熱系數與穩(wěn)態(tài)情況下的時均傳熱系數一致。
　　根據搖擺參數和Pr數對流量波動和瞬時 Nu數波動影響規(guī)律的相似性，擬合得到搖擺運動下橫截面尺寸為402 mm2的豎直窄矩形通道內低驅動壓頭強迫循環(huán)瞬時 Nu數計算關系式。Nu數關系式計算