振動作用對管內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)定現象較為常見，其不確定性不僅會對系統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品的設計精度與質量，引起經濟損失和安全隱患。作為單獨的學科，傳熱學和機械振動均在各自領域取得眾多研究成果，但是關于兩者交叉研究

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）設計搭建寬頻域振動實驗平臺。建立振動傳熱系統模型，設計工質流動和機械振動參數，完成溫度、流量和振動加速度多參數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Re、熱流密度q、傳熱系數h和Nu數的不確

3、定性分析，獲取實驗系統誤差。
　　2）獲得流體在三種不同管型內掃頻狀態(tài)下的機械振動瞬態(tài)動力學特性。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對傳熱系數及其增強效果的實驗研究，給出