定常和脈動(dòng)流場下波壁管內(nèi)非牛頓流體的流動(dòng)及結(jié)構(gòu)特性.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的能源和環(huán)境壓力越來越大。節(jié)能是國家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的長遠(yuǎn)策略，在開發(fā)利用新能源和可再生資源的同時(shí)，更需要降低能源消耗提高資源利用率。
　　 質(zhì)熱傳遞過程在實(shí)際工程中無處不在，高效低耗的傳質(zhì)傳熱裝置在生物化工，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的反應(yīng)器以及換熱器等的設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際工程中，質(zhì)熱傳遞往往受系統(tǒng)尺寸、形狀、效率等而受到影響。許多研究者致力于牛頓流體在各種流路中的自持振動(dòng)流和強(qiáng)制振動(dòng)流的研究，他們的研究結(jié)果從實(shí)驗(yàn)和

2、數(shù)值方面揭示了牛頓流體的流動(dòng)特性。大量的研究表明自持振動(dòng)和強(qiáng)制振動(dòng)的結(jié)合可以導(dǎo)致質(zhì)熱傳遞的明顯增強(qiáng)。
　　 非牛頓流體的制備和應(yīng)用廣泛存在于化工、食品、石油、醫(yī)藥等工業(yè)部門。非牛頓流體在二維通道和三維流路中的流動(dòng)及結(jié)構(gòu)特性是實(shí)際工業(yè)設(shè)計(jì)中的重要參考。在本研究中，基于壓力差和流動(dòng)可視化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，揭示定常和脈動(dòng)流場下的非牛頓流體在波壁管中的流動(dòng)及結(jié)構(gòu)特性。
　　 第一章對(duì)前人的研究成果進(jìn)行回顧。國內(nèi)外大量相關(guān)研究結(jié)果表明，

3、牛頓流體在定常和脈動(dòng)流場下二維通道和三維流路內(nèi)的研究結(jié)果已經(jīng)比較成熟。非牛頓流體在二維通道和三維流路內(nèi)的的相關(guān)研究較少，在脈動(dòng)流場下的研究尤為缺乏，截至目前未見報(bào)道。
　　 第二章主要介紹了實(shí)驗(yàn)室主要測試系統(tǒng)的組成以及測粘度和可視化的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，測試原理和測量方法。用U型管壓差計(jì)對(duì)整體壓力差進(jìn)行測量，采用鋁塵法進(jìn)行流動(dòng)結(jié)構(gòu)的可視化，利用瞬時(shí)拍照技術(shù)記錄的鋁離子在波壁管中的運(yùn)動(dòng)軌跡來顯示流動(dòng)結(jié)構(gòu)。
　　 第三章對(duì)所有的實(shí)驗(yàn)結(jié)

4、果進(jìn)行了描述。首先，對(duì)非牛頓流體的基本特性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)非牛頓流體的特性受溫度，放置時(shí)間，剪切速率和添加物等因素的影響。闡述了測試系統(tǒng)中參數(shù)的定義并對(duì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行了標(biāo)定；簡要分析了非牛頓流體壓力差的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后，分析了非牛頓流體在定常流和脈動(dòng)流下的可視化狀態(tài)并對(duì)流動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)和不穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行了定義；在脈動(dòng)流下分析了凈流動(dòng)雷諾數(shù)Res，振動(dòng)分率P和振動(dòng)頻率St這三個(gè)參數(shù)對(duì)質(zhì)熱傳遞特性的影響。發(fā)現(xiàn)這三個(gè)參數(shù)均對(duì)質(zhì)熱傳遞特性有重要影響。