搖擺運動下冷卻劑低流速流動、傳熱特性研究.pdf

1、本文針對搖擺運動下豎直窄矩形通道低流速單相流動傳熱特性進行了實驗研究和數(shù)值模擬。
　　對流動特性的研究使用搖擺臺上的流動實驗回路,以去離子水為流動工質,采用橫截面尺寸為40.232.75mm2的窄矩形通道。實驗研究發(fā)現(xiàn):搖擺運動下流量是否波動并不取決于流量的大小,而是取決于驅動力,周期性變化的附加慣性力和回路阻力系數(shù)之間的相互關系。周期性波動的附加慣性力越大,流量波動幅度越大,較大的驅動力和回路阻力系數(shù)都能夠減小流量波動幅度,有助

2、于系統(tǒng)的穩(wěn)定。實驗結合理論研究獲得搖擺運動下流量波動界限,當驅動力大于50倍的附加慣性力振幅時,流量相對波動幅度不足1％,認為流量不再波動。按兩種方法得到搖擺運動下時均阻力系數(shù),按不同方法得到時均阻力系數(shù)在層流區(qū)的不同變化趨勢可以從“時均耗散率”和“時均摩擦阻力壓降”兩方面進行解釋。對實驗數(shù)據(jù)進行擬合得到瞬時阻力系數(shù)擬合關系式,該式在搖擺振幅或搖擺頻率趨于零時與穩(wěn)態(tài)條件下的關系式保持一致。
　　流動傳熱特性的研究采用搖擺臺上的熱工

3、實驗回路,流動工質為去離子水,試驗段采用名義橫截面尺寸為402mm2的窄矩形通道。實驗研究結果表明:搖擺運動沒有造成窄矩形通道時均傳熱系數(shù)的增加,不會造成時均傳熱量的增強。瞬時傳熱系數(shù)周期性波動,通過實驗數(shù)據(jù)擬合得到瞬時傳熱系數(shù)的擬合關系式,該式在搖擺振幅或搖擺頻率趨于零時與Shah&London以及Gnielinski等經(jīng)典傳熱系數(shù)關系式保持一致。
　　采用數(shù)值計算方法(CFD)對搖擺運動下橫截面尺寸為403mm2的窄矩形通道內(nèi)

4、脈動流動傳熱特性進行研究,主要關注橫向附加慣性力引起的二次流對截面速度分布的影響,以及二次流引起的流動阻力和傳熱系數(shù)的變化。計算結果表明:橫向附加慣性力的存在會造成流動通道內(nèi)旋渦分布的改變,引起流動通道橫截面“二次流”強度的周期性變化;搖擺運動下的“二次流”強度大于無橫向附加慣性力下脈動流動時的“二次流”強度。在海洋條件能夠造成的最劇烈的搖擺運動工況下,橫向附加慣性力的存在不能造成流動邊界層的變化,因此不能造成窄矩形通道流動阻力的改變,