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《哈尔滨工业大学》 2007年
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圆管脉动流动与换热的数值模拟

王希影  
【摘要】: 脉动流动与换热现象广泛存在于工业中,如:冶金、航空、化工、食品等领域。一般认为,流体脉动流动能够强化换热,但由于脉动流动换热过程的复杂性,尽管人们已经进行了大量的研究,研究的结果并不一致,甚至出现截然相反的结果;而脉动流动与换热又是工程实际中不可避免的问题。 本文采用SIMPLE算法首先模拟了圆管内层流脉动流动与换热过程,然后利用标准k ?ε模型结合脉动燃烧器尾管的实验参数进行湍流脉动流动与换热的数值模拟,通过修正k ?ε模型内的冯·卡门常数建立了适用于实验条件下的脉动流动的湍流计算模型,并研究了脉动湍流中压力振幅和频率对湍流流动和换热特性的影响。主要得到以下结论: (1)以周期性变化的速度为入口边界条件,对圆管层流脉动流动的研究表明,稳态时各点的速度、温度、压力不随时间变化;脉动流动时,速度、压力、壁面摩擦系数等物理量围绕相同下稳态流动时的数值波动;速度的波动幅度与频率成反比,压力和壁面摩擦系数的波动幅度与速度振幅和频率成正比;通过对截面速度分布分析,表明当流体脉动的频率和振幅足够大时,会在近壁面处出现回流,并且出现回流的时间会随着频率和振幅的增大而增长。Re (2)通过脉动燃烧器稳态运行时尾管气体的实验参数来模拟实验中可测量点的数值,确定出符合实验条件下的冯·卡门常数范围为κ= 0.48 ~ 0.52。 (3)以周期性变化的压力为入口边界条件,用冯·卡门常数为0.5时的湍流模型,研究了圆管湍流脉动流动与换热。研究发现:稳态充分发展湍流的速度分布近似于椭圆型分布;脉动瞬时截面上的速度在通道的绝大部分分布较平坦,而在靠近壁面附近出现峰值,在靠近壁面处速度变化比较大;速度与温度分布呈周期性变化,压力振幅越大,速度和温度波动范围就越大,频率越大,速度和温度的波动范围则越小;壁面摩擦系数随着压力振幅的增加而减小,随着频率的增加而增大;壁面平均对流换热系数随压力振幅的增加而增大,随频率的增加而减小。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TK124

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王畅;流量波动条件下的流动与传热特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴峰,王秋旺,罗来勤,陶文铨;空气横掠波纹管束流动与传热性能的数值模拟[J];工程热物理学报;2003年01期
2 俞接成,李志信;圆管层流脉冲流动对流换热数值分析[J];工程热物理学报;2005年02期
3 何雅玲,杨卫卫,赵春凤,陶文铨;脉动流动强化换热的数值研究[J];工程热物理学报;2005年03期
4 谢公南;王秋旺;曾敏;罗来勤;;渐扩渐缩波纹通道内脉动流的传热强化[J];高校化学工程学报;2006年01期
5 张东升,王秋旺,陶文铨;两种渐扩渐缩通道内层流传热特性的比较[J];上海理工大学学报;2001年03期
6 王秋旺,屈治国,李惠珍,林梅,陶文铨;空气横掠波纹管束的流动与传热性能[J];化工学报;2003年07期
7 谢公南;王秋旺;曾敏;罗来勤;;脉动参数对波纹通道内传热强化的影响[J];计算物理;2006年06期
8 高虹,曾丹苓;自激振荡脉冲射流强化换热实验研究[J];热能动力工程;2003年04期
9 曾尚春,李友荣,曾丹苓,姜延灿,谭宁;自激振荡脉冲对流换热的实验研究[J];四川工业学院学报;2003年03期
10 李淑英,李兴泉,王乃华;管内流体脉动对强化换热的影响[J];山东建筑工程学院学报;1998年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵金印;圆管湍流及入口挡环对圆管湍流影响的实验研究和数值模拟[D];大连理工大学;2002年
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1 胡玉生;流体脉动强化对流换热的数值模拟[D];重庆大学;2005年
2 郭永辉;管内流体脉动及螺旋流对流换热的数值模拟[D];重庆大学;2006年
【共引文献】
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1 金光;宋兴旺;王华;;高温烟气中水滴非等温蒸发的数值模拟研究[J];四川有色金属;2011年01期
2 许建柳;;复合墙体室内温度响应研究[J];四川建筑科学研究;2010年03期
3 王晓璐;黄大宇;;节能多孔砖墙体热工性能的数值计算及应用分析[J];四川建筑科学研究;2010年04期
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6 崔晓龙,万妮丽;大型锻件热处理过程的数值模拟研究[J];鞍钢技术;2004年06期
7 鲁嘉华;张志英;;地铁岛式站台火灾环境监测与控制[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年01期
8 张启寿;;离心泵的汽蚀现象[J];安徽化工;2010年01期
9 徐振法;王银凤;唐铃凤;;离心式杂质泵蜗壳内部流场数值模拟[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年01期
10 丁士杰;冯守志;;简放工作面采空区自燃三带观测及数值模拟研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年06期
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1 张震;杨卫民;阎华;丁玉梅;;内置转子套管换热器的实验及数值模拟研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 王利希;周健;Jimmy Tsang;潘乐燕;;汽车空调风道设计及验收方法[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
3 孙春耕;罗璟;张利;何敏;;水压双喷嘴挡板阀先导阀的CFD分析[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
4 鲁建英;陈朗;;密闭空间内丙烷泄漏燃烧爆炸三维数值模拟计算[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
5 王国庆;昌旭东;付广智;;事故条件下~(239)PuO_2气溶胶微粒在室内小环境扩散的三维数值模拟[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
6 姚春妮;郝斌;贾春霞;;太阳能热水系统贮热水箱温度分层实验结果及分析[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
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9 齐晓娟;田瑞;杨晓宏;李嵩;;旋转切向入流膜蒸馏装置热容腔CFD的数值模拟[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
10 于艳;樊耀波;徐国良;王琦;杨文静;;计算流体力学在膜技术及膜生物反应器研究中的应用[A];2010年膜法市政水处理技术研讨会论文集[C];2010年
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1 戴萍;气膜孔几何结构对涡轮叶片气膜冷却的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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6 付强;1000MW核电站离心式上充泵水力设计与结构可靠性研究[D];江苏大学;2010年
7 左远志;熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性[D];华南理工大学;2010年
8 梁钦锋;扩散火焰形态及气化炉内熔渣沉积与传热规律研究[D];华东理工大学;2010年
9 杨陈;低噪声轻量化单缸柴油机的虚拟设计技术研究[D];浙江大学;2009年
10 汪洋;微尺度环境下预混火焰稳燃方法的研究[D];浙江大学;2010年
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1 王高飞;通风方式对气流组织和室内空气品质的模拟研究[D];河南理工大学;2010年
2 王发辉;基于FLUENT的干法磁分离机理的数值模拟[D];河南理工大学;2010年
3 侯建军;高温矿井热环境数值模拟及热害控制技术研究[D];河南理工大学;2010年
4 王春磊;输送石灰石悬索桥钢索塔抗风性能研究[D];山东科技大学;2010年
5 苏超;变压吸附管道流体动力学特性研究[D];山东科技大学;2010年
6 李华;热电厂能量利用与节能技术改造研究[D];山东科技大学;2010年
7 王珺;山区风特性参数与自锚式悬索桥的静风稳定性研究[D];山东科技大学;2010年
8 万方方;蒸发式冷凝器数值模拟与优化[D];郑州大学;2010年
9 张妍;叶轮前侧盖板流固耦合动力学特性研究[D];郑州大学;2010年
10 郭宇;LNG船运动与载荷计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 张金玲,郭玉君,秋穗正,苏光辉,贾斗南,喻真烷,陈学俊;船用压水核反应堆系统自然循环分析[J];辐射防护通讯;1994年04期
2 谭思超,庞凤阁;摇摆运动引起的波动与自然循环密度波型脉动的叠加[J];核动力工程;2005年02期
3 杨瑞昌,王彦武,王飞,唐虹,施德强,鲁钟琪;自然循环过冷沸腾流动不稳定性的实验研究[J];核动力工程;2005年04期
4 谭思超;张红岩;庞凤阁;高璞珍;;摇摆运动下单相自然循环流动特点[J];核动力工程;2005年06期
5 谭思超;庞凤阁;高璞珍;;自然循环过冷沸腾流动不稳定性实验研究[J];核动力工程;2006年01期
6 吴鸽平;秋穗正;苏光辉;贾斗南;;蒸汽发生器强迫循环流动不稳定性分析[J];核动力工程;2006年04期
7 谭思超;庞凤阁;高璞珍;;摇摆对自然循环传热特性影响的实验研究[J];核动力工程;2006年05期
8 曹夏昕;阎昌琪;孙中宁;;摇摆状态下竖直管内环状流摩擦压降计算[J];核动力工程;2007年02期
9 王艳林;黄彦平;卢冬华;;矩形窄缝通道流动不稳定起始现象实验研究[J];核动力工程;2007年02期
10 曹夏昕;阎昌琪;孙立成;孙中宁;;摇摆状态下竖直管内单相水阻力特性实验研究[J];核动力工程;2007年03期
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1 俞接成;脉冲流动和壁面振动传热研究[D];清华大学;2005年
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1 刘廷浩;流量波动条件下阻力特性实验研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
【二级引证文献】
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1 刘宇生;高璞珍;谭思超;幸奠川;;矩形通道内脉动层流相位差实验研究[J];原子能科学技术;2013年04期
【二级参考文献】
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1 赵静野,刘建伟,祁惠峰;套管换热器旋流强化传热性能研究[J];北京建筑工程学院学报;2003年01期
2 廖振方,唐川林;自激振荡脉冲射流喷嘴的理论分析[J];重庆大学学报(自然科学版);2002年02期
3 黄德斌,邓先和,邢华伟;异形管内水力、传热性能的数值模拟[J];高校化学工程学报;2003年02期
4 高翔,骆仲泱,周劲松,倪明江,岑可法;旋流动力稳定性对传热影响的研究[J];高校化学工程学报;2003年06期
5 孙世梅,张红,庄骏;基于管内微层蒸发传热机理的热管换热器传热强化研究[J];高校化学工程学报;2004年06期
6 王秋旺,屈治国,李惠珍,林梅,陶文铨;空气横掠波纹管束的流动与传热性能[J];化工学报;2003年07期
7 张健,陆惠萍,周力行,SNieh;环形通道内湍流旋流流动的数值模拟[J];计算力学学报;2000年01期
8 杨林,李晓红,王建生,卢义玉;结构参数对自激振荡脉冲射流固有频率特性的影响[J];流体机械;2001年02期
9 唐川林;廖振方;;自激振动脉冲射流装置的理论分析和实验研究[J];煤炭学报;1989年01期
10 李淑英,李兴泉,王乃华;管内流体脉动对强化换热的影响[J];山东建筑工程学院学报;1998年04期
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1 黄双;自激振荡的实验及应用研究[D];重庆大学;2002年
2 谢晓刚;流体振荡特性的实验研究及其在换热器上的应用[D];重庆大学;2002年
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5 刘旭红;杨嘉陵;苏先樾;;圆管撞击的刚塑性动力响应及失效研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 戴传山;李琪;;微纳米颗粒群外绕恒壁温圆管沉积特性[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
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8 姜根山;李晓东;田静;;声波在平行圆管表面上的多极子散射[A];中国声学学会1999年青年学术会议[CYCA'99]论文集[C];1999年
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1 ;圆管圆周烫金机[N];中国包装报;2006年
2 彭在美 刘建伟;方矩形钢管应用前景评判[N];世界金属导报;2006年
3 ;北京泰隆益达工贸有限公司[N];现代物流报;2007年
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5 本报记者 周群 罗忠河;钢管在钢结构中应用仍遭遇多重尴尬[N];中国冶金报;2006年
6 孟祥龙 摘译;如何应对高炉出铁口弹性流喷溅[N];中国冶金报;2006年
7 周仁忠;北京新中国国际展览中心[N];建筑时报;2007年
8 山东 王伟光;大红灯笼高高挂[N];中国电脑教育报;2005年
9 本报见习记者  唐玮婕 陆益峰;自主创新开拓节能市场[N];文汇报;2006年
10 北京 赵宝山;救治绝症鼠标有良方[N];中国电脑教育报;2001年
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10 潘立功;自紧技术的理论和实验研究[D];清华大学;1988年
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1 胡晶晶;煤灰颗粒对圆管磨损及传热耦合的直接数值模拟[D];浙江大学;2013年
2 曾杰;金属管径向冲击数值模拟与吸能特性研究[D];武汉理工大学;2010年
3 周丽军;自由圆管经受横向撞击时的动力响应的实验研究和计算机仿真[D];太原理工大学;2003年
4 伍敏伟;圆管湍流的数值研究[D];清华大学;2002年
5 张卫峰;圆管纤维悬浮流中粒子运动的研究[D];浙江大学;2003年
6 李春永;T型圆管中冷热流体混合过程大涡模拟及管内壁面温度导热反问题研究[D];北京化工大学;2011年
7 张静;极限干度现象区CHF机理研究[D];华中科技大学;2007年
8 彭宝宏;表面张力对凝结换热的影响研究[D];河北工业大学;2007年
9 王朝营;薄壁管堆积轻质结构的力学性能研究[D];大连理工大学;2008年
10 罗潇;气液鼓泡床内液体循环的研究[D];湘潭大学;2007年
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