含功能涂層分割壁面降液膜流動過程的數(shù)值模擬.pdf

1、霧霾的肆虐將節(jié)能減排提上了全新的高度。能夠回收工業(yè)余熱，提高能源利用率的熱泵技術(shù)正逐步走進人們的視野。吸收器是熱泵的核心設(shè)備，對于提高熱泵的轉(zhuǎn)化效率起到了決定性作用。豎管吸收器由于占地面積小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點應(yīng)用前景廣泛。研究豎管吸收器內(nèi)的降液膜流動機理，以提高熱泵性能，成為當(dāng)前的熱點話題。本文希望通過數(shù)值模擬軟件，在降液膜流動壁面上添加疏水涂層構(gòu)型，從而構(gòu)成功能涂層分割壁面，研究親疏水組合壁面對降液膜流動過程的影響。
　　建立含功

2、能涂層的二維豎直壁面降液膜流動模型，利用VOF方法對最小噴淋密度定義式進行了驗證。以最小噴淋密度為界，分別模擬了噴淋密度小于最小噴淋密度和噴淋密度大于最小噴淋密度時有無涂層的降液膜流動行為:對于噴淋密度小于最小噴淋密度的情況，壁面上會出現(xiàn)干斑，流至涂層區(qū)域的降液膜會發(fā)生積聚現(xiàn)象，在降液膜內(nèi)部出現(xiàn)渦流，對于傳熱傳質(zhì)過程有利;實際的工業(yè)操作大都是噴淋密度大于最小噴淋密度的情況，降液膜會將壁面完全覆蓋，降液膜內(nèi)部并無渦流產(chǎn)生。通過分析流動穩(wěn)定

3、后有無涂層時降液膜的波動形態(tài)，結(jié)合湍動強度的概念引入變異系數(shù)，利用統(tǒng)計分析的方法對降液膜內(nèi)部的擾動情況進行分析比較。
　　由于二維模型簡化了液相入口寬度方向，使得該方向上的波動情況無法判斷，因此結(jié)合已有文獻建立了含功能涂層三維豎直壁面降液膜流動模型。通過模擬計算，其與二維模型的結(jié)論吻合良好，同時也分析比較了降液膜流動穩(wěn)定后有無涂層時沿液相入口寬度方向上的擾動情況。
　　給定特定的噴淋密度，在流動穩(wěn)定后，有涂層時壁面特定位置處

4、垂直于流動方向上的速度分量較無涂層時大，并且二維和三維模擬得到的垂直于流動方向上速度分量的變異系數(shù)也是有涂層時大，這都表明涂層區(qū)域的存在能增強降液膜內(nèi)部的擾動效果。對于二維模型，分別設(shè)置涂層的接觸角為70°（無涂層）、100°、120°、150°，涂層區(qū)域的長度為0mm（無涂層）、5mm、10mm、15mm，也得到了相同的結(jié)論。但也發(fā)現(xiàn)并不是涂層的接觸角越大越好，也不是涂層區(qū)域的長度越長越好。對于特定的模型，尋求一個最優(yōu)的涂層接觸角和涂