圓管脈動(dòng)流動(dòng)與換熱的數(shù)值模擬.pdf

1、脈動(dòng)流動(dòng)與換熱現(xiàn)象廣泛存在于工業(yè)中，如：冶金、航空、化工、食品等領(lǐng)域。一般認(rèn)為，流體脈動(dòng)流動(dòng)能夠強(qiáng)化換熱，但由于脈動(dòng)流動(dòng)換熱過程的復(fù)雜性，盡管人們已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，研究的結(jié)果并不一致，甚至出現(xiàn)截然相反的結(jié)果；而脈動(dòng)流動(dòng)與換熱又是工程實(shí)際中不可避免的問題。
　　本文采用SIMPLE算法首先模擬了圓管內(nèi)層流脈動(dòng)流動(dòng)與換熱過程，然后利用標(biāo)準(zhǔn)kε?模型結(jié)合脈動(dòng)燃燒器尾管的實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行湍流脈動(dòng)流動(dòng)與換熱的數(shù)值模擬，通過修正kε?模型內(nèi)的

2、馮·卡門常數(shù)建立了適用于實(shí)驗(yàn)條件下的脈動(dòng)流動(dòng)的湍流計(jì)算模型，并研究了脈動(dòng)湍流中壓力振幅和頻率對湍流流動(dòng)和換熱特性的影響。主要得到以下結(jié)論：
　　(1)以周期性變化的速度為入口邊界條件，對圓管層流脈動(dòng)流動(dòng)的研究表明，穩(wěn)態(tài)時(shí)各點(diǎn)的速度、溫度、壓力不隨時(shí)間變化；脈動(dòng)流動(dòng)時(shí)，速度、壓力、壁面摩擦系數(shù)等物理量圍繞相同下穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)的數(shù)值波動(dòng)；速度的波動(dòng)幅度與頻率成反比，壓力和壁面摩擦系數(shù)的波動(dòng)幅度與速度振幅和頻率成正比；通過對截面速度分布分析

3、，表明當(dāng)流體脈動(dòng)的頻率和振幅足夠大時(shí)，會在近壁面處出現(xiàn)回流，并且出現(xiàn)回流的時(shí)間會隨著頻率和振幅的增大而增長。
　　(2)通過脈動(dòng)燃燒器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)尾管氣體的實(shí)驗(yàn)參數(shù)來模擬實(shí)驗(yàn)中可測量點(diǎn)的數(shù)值，確定出符合實(shí)驗(yàn)條件下的馮·卡門常數(shù)范圍為0.48～0.52κ=。
　　(3)以周期性變化的壓力為入口邊界條件，用馮·卡門常數(shù)為0.5時(shí)的湍流模型，研究了圓管湍流脈動(dòng)流動(dòng)與換熱。研究發(fā)現(xiàn)：穩(wěn)態(tài)充分發(fā)展湍流的速度分布近似于橢圓型分布；脈動(dòng)瞬時(shí)