搖擺運(yùn)動(dòng)下冷卻劑低流速流動(dòng)、傳熱特性研究.pdf

1、本文針對(duì)搖擺運(yùn)動(dòng)下豎直窄矩形通道低流速單相流動(dòng)傳熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬。
　　對(duì)流動(dòng)特性的研究使用搖擺臺(tái)上的流動(dòng)實(shí)驗(yàn)回路,以去離子水為流動(dòng)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(dòng)下流量是否波動(dòng)并不取決于流量的大小,而是取決于驅(qū)動(dòng)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(dòng)的附加慣性力越大,流量波動(dòng)幅度越大,較大的驅(qū)動(dòng)力和回路阻力系數(shù)都能夠減小流量波動(dòng)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(dòng)下流量波動(dòng)界限,當(dāng)驅(qū)動(dòng)力大于50倍的附加慣性力振幅時(shí),流量相對(duì)波動(dòng)幅度不足1％,認(rèn)為流量不再波動(dòng)。按兩種方法得到搖擺運(yùn)動(dòng)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(shì)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(duì)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(dòng)傳熱特性的研究采用搖擺臺(tái)上的熱工

3、實(shí)驗(yàn)回路,流動(dòng)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(dòng)沒(méi)有造成窄矩形通道時(shí)均傳熱系數(shù)的增加,不會(huì)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(dòng),通過(guò)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(duì)搖擺運(yùn)動(dòng)下橫截面尺寸為403mm2的窄矩形通道內(nèi)

4、脈動(dòng)流動(dòng)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(duì)截面速度分布的影響,以及二次流引起的流動(dòng)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(huì)造成流動(dòng)通道內(nèi)旋渦分布的改變,引起流動(dòng)通道橫截面“二次流”強(qiáng)度的周期性變化;搖擺運(yùn)動(dòng)下的“二次流”強(qiáng)度大于無(wú)橫向附加慣性力下脈動(dòng)流動(dòng)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(dòng)工況下,橫向附加慣性力的存在不能造成流動(dòng)邊界層的變化,因此不能造成窄矩形通道流動(dòng)阻力的改變,