微尺度及宏尺度流場的數(shù)值研究及結(jié)構(gòu)改進(jìn).pdf

1、微型化不是簡單的尺寸縮小，微尺度流動(dòng)所基于的物理因素與宏觀流動(dòng)不同，使微尺度流動(dòng)呈現(xiàn)新的特點(diǎn)。本文分別通過對(duì)微通道和常規(guī)通道中流體的流動(dòng)和傳熱現(xiàn)象的研究，以尋求宏、微通道結(jié)構(gòu)最優(yōu)設(shè)計(jì)、制造和通道性能優(yōu)化的有效途徑。對(duì)于微尺度通道的研究主要以微型燃?xì)廨啓C(jī)回?zé)崞魍ǖ赖牧鲃?dòng)與換熱特性為主要研究對(duì)象，利用Fluent軟件首先對(duì)一次表面回?zé)崞鹘⑷S數(shù)值模型，研究在相同寬高比P/H下，流動(dòng)交錯(cuò)角θ的變化及Re對(duì)其流動(dòng)與換熱性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)

2、θ≤120°時(shí)，Nu隨著θ的增大而增大，當(dāng)θ＞120°時(shí)，Nu卻隨著θ的增大而減小。交錯(cuò)角為60°、90°、120°、150°下最大換熱效果對(duì)應(yīng)的最佳P/H分別為3.1、2.7、2.2、1.0°同時(shí)發(fā)現(xiàn)微通道內(nèi)流體從層流轉(zhuǎn)變到湍流的轉(zhuǎn)捩較常規(guī)通道出現(xiàn)了明顯提前現(xiàn)象。 本文提出一種新的回?zé)崞鞫鄬幽Ｐ?，使模擬結(jié)果更具可靠性，并且對(duì)流動(dòng)交錯(cuò)角為60°的一次表面回?zé)崞?PSR)進(jìn)行整體的傳熱和流動(dòng)性能預(yù)測分析。結(jié)合場協(xié)同理論研究其換熱特

3、性，結(jié)果表明，Nu數(shù)越大，協(xié)同角越小，全場平均協(xié)同角揭示了該結(jié)構(gòu)單元體對(duì)流換熱的強(qiáng)弱分布不均勻。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)回?zé)崞鞯男阅茈S回?zé)崞魍ǖ罃?shù)的增多呈規(guī)律性變化，出口溫度隨通道數(shù)增多呈對(duì)數(shù)曲線變化，壓降呈線性變化，而傳熱系數(shù)呈雙曲線趨勢變化。利用這些預(yù)測結(jié)果對(duì)回?zé)崞餍倔w結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于宏尺度通道的研究主要以機(jī)車廠某動(dòng)車組通風(fēng)風(fēng)道為主要研究對(duì)象，針對(duì)其內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值分析與研究，以達(dá)到在三個(gè)通風(fēng)出口處空氣流量均勻分配的目的。研究結(jié)果表明，1通