振動作用對管內(nèi)層流流動傳熱特性實驗研究.pdf

1、在流動換熱過程中，由各種誘因所導(dǎo)致的不穩(wěn)定問題普遍存在，如流體的脈動引起流場流動的不穩(wěn)定，壁面振動引起固液接觸面?zhèn)鳠岬牟环€(wěn)定，超聲波引起氣液兩相液體中氣泡運動運動的不規(guī)則等。其中機械振動和傳熱的耦合作用所造成的不穩(wěn)定現(xiàn)象較為常見，其不確定性不僅會對系統(tǒng)中流體流動和傳熱過程造成一定程度的影響，而且還將嚴重影響換熱產(chǎn)品的設(shè)計精度與質(zhì)量，引起經(jīng)濟損失和安全隱患。作為單獨的學(xué)科，傳熱學(xué)和機械振動均在各自領(lǐng)域取得眾多研究成果，但是關(guān)于兩者交叉研究

2、的成果卻較少，因此有必要開展此方面的研究工作。本文以航空飛機顫震對于傳熱特性的影響作為切入點，選取三種不同管型內(nèi)的層流對流換熱作為研究對象，進行了寬頻域機械振幅對于傳熱特性的實驗研究。具體研究工作主要包括以下4點：
　　1）設(shè)計搭建寬頻域振動實驗平臺。建立振動傳熱系統(tǒng)模型，設(shè)計工質(zhì)流動和機械振動參數(shù)，完成溫度、流量和振動加速度多參數(shù)測量與實驗平臺搭建工作。對所建立振動傳熱模型進行流動雷諾數(shù)Re、熱流密度q、傳熱系數(shù)h和Nu數(shù)的不確

3、定性分析，獲取實驗系統(tǒng)誤差。
　　2）獲得流體在三種不同管型內(nèi)掃頻狀態(tài)下的機械振動瞬態(tài)動力學(xué)特性。利用加速度傳感器測量振動加速度時域信號，采用快速傅里葉變換方法（FFT）編寫Matlab程序，將該振動加速度時域信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域信號，從而完成對頻域信號的捕捉分析，獲取各個管型的共振頻率。
　　3）實驗研究機械振動對光滑圓管內(nèi)層流對流換熱特性的影響。分別進行振動加速度、振動頻率及流體流動雷諾數(shù)對傳熱系數(shù)及其增強效果的實驗研究，給出