微小通道內(nèi)氣液兩相流流動(dòng)及傳熱機(jī)理的研究.pdf

1、隨著微化工及微流體技術(shù)的不斷發(fā)展，微尺寸換熱設(shè)備的應(yīng)用更加廣泛，微通道及微小通道內(nèi)兩相流流動(dòng)及傳熱機(jī)理的研究顯得越發(fā)重要。采用數(shù)值模擬的方法對(duì)其進(jìn)行研究，將結(jié)果與理論分析的結(jié)果相比較，進(jìn)行相互驗(yàn)證，能夠讓人們對(duì)微尺寸下的流動(dòng)傳熱機(jī)理有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，從而對(duì)微流體設(shè)備及機(jī)械的設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)作用。
　　本文采用FLUENT軟件對(duì)微小通道內(nèi)氣液兩相流流動(dòng)與傳熱特性進(jìn)行了研究。通過建立微小矩形截面管道的三維數(shù)值模型，分析了矩形截面通道內(nèi)高寬比

2、、進(jìn)口氣相體積分?jǐn)?shù)以及壁面熱流密度對(duì)管內(nèi)溫度分布、氣相分布、氣液兩相流截面含氣率和摩擦系數(shù)等參數(shù)的影響;同時(shí)建立了圓形截面管道的三維模型，分析了其管內(nèi)兩相流動(dòng)及傳熱特性。著重分析了相同當(dāng)量直徑的矩形和圓形截面管道內(nèi)截面含氣率及摩擦系數(shù)的變化情況。主要工作及結(jié)論如下:
　　1.圓形截面通道內(nèi)兩相流體溫度隨時(shí)間沿管程升高，徑向溫度差沿管程增大，產(chǎn)生的空泡也增多，沿程截面含氣率升高，其中最大的升高幅度達(dá)29.5％，同時(shí)氣相分布范圍更廣，

3、沿程摩擦系數(shù)先突然減小后緩慢增大。
　　2.對(duì)于相同當(dāng)量直徑的矩形截面高寬比的影響，研究結(jié)果表明，在不同高寬比矩形截面通道內(nèi)的兩相流體，其高寬比越大，沿程溫度越高，徑向溫度差越大，產(chǎn)生空泡更多，截面含氣率也隨之升高，最大增幅22.5％，同時(shí)氣相分布范圍也更廣，但其高寬比對(duì)摩擦系數(shù)的影響不大。
　　3.關(guān)于進(jìn)口處氣相體積分?jǐn)?shù)的影響，在本文研究范圍內(nèi)，隨進(jìn)口處氣相體積分?jǐn)?shù)的增加，流體沿程溫度升高，徑向溫度差增大，截面含氣率上升，

4、最多上升約28％，同時(shí)沿程摩擦系數(shù)增大，最大增加比重為17.4％。
　　4.對(duì)于通道內(nèi)熱流密度的影響，研究表明，增加壁面熱流密度，流體溫度上升，管道徑向方向上溫度差增大，空泡份額（截面含氣率）更多，通道出口處最大值達(dá)到0.635，管內(nèi)沿程摩擦系數(shù)增大，其中最大增加約20.8％。
　　5.對(duì)比相同當(dāng)量直徑的三種矩形截面管道和圓形截面管道內(nèi)兩相流動(dòng)及傳熱情況，研究表明，圓形截面通道內(nèi)流體溫度、含氣率、摩擦系數(shù)等參數(shù)的變化趨勢(shì)與矩