搖擺條件下瞬變流動(dòng)傳熱特性研究.pdf

1、本文針對(duì)搖擺運(yùn)動(dòng)條件下豎直窄矩形通道內(nèi)強(qiáng)迫循環(huán)低流速單相流動(dòng)傳熱特性和溫度波動(dòng)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文以固定于搖擺實(shí)驗(yàn)臺(tái)的熱工實(shí)驗(yàn)回路為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，采用去離子水為流動(dòng)工質(zhì)，實(shí)驗(yàn)段采用窄矩形通道，截面尺寸為402 mm2。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：搖擺運(yùn)動(dòng)下低驅(qū)動(dòng)壓頭單相強(qiáng)迫循環(huán)系統(tǒng)流量、出口水溫和外壁面溫度周期性波動(dòng)。相對(duì)流量波動(dòng)幅度隨時(shí)均雷諾數(shù)的增加迅速減小，但是搖擺運(yùn)動(dòng)下出口水溫和外壁溫波動(dòng)幅度隨時(shí)均雷諾數(shù)的增加存在先減小，然后增加

2、，最后再減小的趨勢(shì)。在層流區(qū)域，搖擺參數(shù)和Pr數(shù)都對(duì)流量波動(dòng)幅度和溫度波動(dòng)幅度有較大影響，流量波動(dòng)幅度隨搖擺振幅和搖擺頻率的增加而增大，隨Pr數(shù)的減小而增加。從而增加出口水溫和外壁溫波動(dòng)幅度，但是在過渡區(qū)和紊流區(qū)，搖擺振幅、搖擺頻率和Pr數(shù)對(duì)出口水溫波動(dòng)幅度沒有明顯的影響規(guī)律。
　　搖擺運(yùn)動(dòng)影響溫度波動(dòng)特性的機(jī)理解釋是：溫度波動(dòng)隨時(shí)均雷諾數(shù)的變化受到流量波動(dòng)和傳熱系數(shù)兩個(gè)因素的共同影響。在層流區(qū)域，由于傳熱系數(shù)變化較小，溫度波動(dòng)主

3、要受到流量波動(dòng)單一因素的影響。在過渡區(qū)域，由于流量波動(dòng)會(huì)使波峰位置的流體進(jìn)入轉(zhuǎn)捩區(qū)，強(qiáng)化換熱，傳熱系數(shù)增加，從而會(huì)使溫度波動(dòng)增加，因此溫度波動(dòng)隨時(shí)均雷諾數(shù)的變化主要取決于兩個(gè)因素中的主要因素的影響。在紊流區(qū)域，由于流量波動(dòng)已經(jīng)很小，所以溫度波動(dòng)也不明顯。
　　針對(duì)豎直窄矩形通道內(nèi)的時(shí)均流動(dòng)傳熱特性實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：在低雷諾數(shù)的層流區(qū)域，搖擺作用將抑制換熱，隨著時(shí)均雷諾數(shù)的增加，抑制作用逐漸減弱。搖擺周期越短，搖擺振幅越大，則抑制作用越

4、明顯。而在中間過渡區(qū)域，搖擺作用將強(qiáng)化換熱，隨著時(shí)均雷諾數(shù)的增加，換熱強(qiáng)化效果先增加，達(dá)到最大值后再減小。增加搖擺振幅或減小搖擺周期能增強(qiáng)換熱。在高雷諾數(shù)的紊流區(qū)，由于流量波動(dòng)幅度較小，搖擺運(yùn)動(dòng)下的時(shí)均傳熱系數(shù)與穩(wěn)態(tài)情況下的時(shí)均傳熱系數(shù)一致。
　　根據(jù)搖擺參數(shù)和Pr數(shù)對(duì)流量波動(dòng)和瞬時(shí) Nu數(shù)波動(dòng)影響規(guī)律的相似性，擬合得到搖擺運(yùn)動(dòng)下橫截面尺寸為402 mm2的豎直窄矩形通道內(nèi)低驅(qū)動(dòng)壓頭強(qiáng)迫循環(huán)瞬時(shí) Nu數(shù)計(jì)算關(guān)系式。Nu數(shù)關(guān)系式計(jì)算