碳纖維類毛細材料在低溫下的傳熱特性研究.pdf

1、多孔介質多相流動的熱質傳輸問題近年來出現(xiàn)在許多科學和工程技術領域中，包括航天航空、石油儲油工業(yè)、地下水去污工程、熱管技術，干燥工藝、顆粒材料處理以及地熱儲能工業(yè)等。本文以碳纖維為研究對象，借助流體力學理論、多孔介質傳熱傳質理論、氣液兩相流、計算流體力學以及試驗研究和數(shù)值模擬，對碳纖維類毛細材料在低溫下的傳熱特性進行了分析研究。 首先，本文對多孔介質的內部傳遞過程進行了分析以及對Darcy定律進行了簡單的介紹，并且在前人的基礎上，

2、重點對多孔介質中的連續(xù)性方程、動量方程和能量方程進行了推導，在此基礎上建立了多孔介質中流動的基本方程，并綜述了三種多孔介質兩相流動的模型：sFM獨立流動模型、兩相混合物模型和新的三區(qū)模型。 其次，進行試驗方案的設計，并在此基礎上，以液氮為工質在試驗件內填充毛細材料進行毛細材料在低溫下的傳熱特性的試驗。對試驗數(shù)據(jù)結果詳細的比較分析，實驗結果表明在填充多孔材料以后夾板表面低溫維持時間明顯增加，主要原因是由于多孔材料蓄液能力與吸附效應

3、的聯(lián)合作用改變了傳熱特性，且材料的密度與其傳熱特性有著密切的關系。在一定范圍內，隨著多孔材料密度的增大，其傳熱特性不斷增強。填充多孔材料時所消耗的液氮量要大，主要原因是多余消耗的這部分液氮潛熱正好用于補充低溫維持時間增加所產生的熱損。 然后，利用Fluent軟件對試驗件內填充毛細材料傳熱過程的溫度場進行模擬分析，得出當孔隙度為0.85時，在同一時刻試驗件壁面溫度最低。且對比分析模擬結果與試驗結果，得出影響試驗結果與模擬結果之間誤