搖擺運(yùn)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(yùn)動下豎直窄矩形通道低流速單相流動傳熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)回路,以去離子水為流動工質(zhì),采用橫截面尺寸為40.232.75mm2的窄矩形通道。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn):搖擺運(yùn)動下流量是否波動并不取決于流量的大小,而是取決于驅(qū)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(guān)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(qū)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(shí)驗(yàn)結(jié)合理論研究獲得搖擺運(yùn)動下流量波動界限,當(dāng)驅(qū)動力大于50倍的附加慣性力振幅時(shí),流量相對波動幅度不足1％,認(rèn)為流量不再波動。按兩種方法得到搖擺運(yùn)動下時(shí)均阻力系數(shù),按不同方法得到時(shí)均阻力系數(shù)在層流區(qū)的不同變化趨勢可以從“時(shí)均耗散率”和“時(shí)均摩擦阻力壓降”兩方面進(jìn)行解釋。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到瞬時(shí)阻力系數(shù)擬合關(guān)系式,該式在搖擺振幅或搖擺頻率趨于零時(shí)與穩(wěn)態(tài)條件下的關(guān)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(shí)驗(yàn)回路,流動工質(zhì)為去離子水,試驗(yàn)段采用名義橫截面尺寸為402mm2的窄矩形通道。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:搖擺運(yùn)動沒有造成窄矩形通道時(shí)均傳熱系數(shù)的增加,不會造成時(shí)均傳熱量的增強(qiáng)。瞬時(shí)傳熱系數(shù)周期性波動,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到瞬時(shí)傳熱系數(shù)的擬合關(guān)系式,該式在搖擺振幅或搖擺頻率趨于零時(shí)與Shah&London以及Gnielinski等經(jīng)典傳熱系數(shù)關(guān)系式保持一致。
　　采用數(shù)值計(jì)算方法(CFD)對搖擺運(yùn)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(jìn)行研究,主要關(guān)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(jì)算結(jié)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(qiáng)度的周期性變化;搖擺運(yùn)動下的“二次流”強(qiáng)度大于無橫向附加慣性力下脈動流動時(shí)的“二次流”強(qiáng)度。在海洋條件能夠造成的最劇烈的搖擺運(yùn)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,