垂直降液膜的流體力學研究.pdf

1、本文建立了豎直管中氣液并流條件下降液膜流動的二維模型，以水和空氣為介質(zhì)，采用多相流方法，在流體力學軟件 FLUENT求解器中進行數(shù)值求算，對降液膜的波動、液膜的流體力學特征、恒定壁面溫度下的傳熱分段進行了研究。
　　降液膜流動過程中，液膜有不同的波動特征，通過模擬總結了不同氣液相雷諾數(shù)下的流型，在不同高度處主要有：滴狀流、層流、層流-湍流和波狀湍流，入口區(qū)主要為較平滑的層流，小振幅高頻率波動；發(fā)展區(qū)以層流-波狀流為主；穩(wěn)定區(qū)液膜波

2、以大振幅波為主，大振幅波之間有小振幅波。對于液膜波動和液膜表面速度以及壁面剪切力的關系進行了分析，最后考察了表面張力和氣液接觸角對液膜波動的影響。
　　對液膜速度分布研究發(fā)現(xiàn)，液膜內(nèi)速度類似拋物線形分布，平滑液膜內(nèi)速度分布與Nusselt預測一致，而波動液膜中速度的最大值并未出現(xiàn)在液膜表面。氣液界面處液膜速度分為x、y方向矢量，對于流動不同區(qū)域液膜表面的兩個方向的速度進行了分析。隨著入口距離的增加，壁面剪切力由無規(guī)律到周期性波動，

3、波動頻率增加。氣相雷諾數(shù)對于壁面剪切力無影響，但隨著液相雷諾數(shù)的增加，剪切力隨之增加。對穩(wěn)定區(qū)剪切力的模擬值與Nusselt預測值進行比較，模擬值小于理論預測值。對于層流和湍流液膜厚度進行研究，分別得出了無量綱液膜厚度關系式。
　　恒定壁面溫度時，入口區(qū)液膜中溫度迅速升高達到穩(wěn)定；發(fā)展區(qū)液膜中溫度緩慢上升后保持穩(wěn)定；在穩(wěn)定區(qū)液膜中溫度呈現(xiàn)螺旋式持續(xù)上升。對液膜表面溫度研究發(fā)現(xiàn)，壁面溫度增加，液膜表面溫度增加；液膜表面溫度與液膜波動