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《南京航空航天大学》 2006年
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一种新型冷却技术中应用多孔介质的机理研究

夏婕  
【摘要】: 新型超级冷却技术是基于热驱动理论的一种新型冷却技术。通过前期研究发现,从增加结构强度和获得更好的换热效果的角度出发,可以在新型超级冷却技术中应用多孔介质。为了探索在新型超级冷却技术中应用多孔介质的可行性,本文展开了深入细致的研究。 本文首先采用实验与数值模拟相结合的方法对重力场下单循环和多循环微小通道内流体的热驱动进行比较研究,发现随着循环通道的增加,热端壁温起伏变化减小,温度分布逐渐均匀化,而且通道高度与冷热端间距的比值h/w的变化对通道换热也有影响。最终研究结果表明多循环通道确实比单循环通道具有更好的换热效果,因此可以在新型超级冷却技术中应用多孔介质来代替通道形式,在增加结构强度的同时达到增强换热的效果。 新型超级冷却技术中应用多孔介质的想法得到验证以后,本文便对离心力场下装有多孔介质的封闭腔体内流体的流动和换热展开了研究。 本文运用线性稳定性分析方法,考虑离心力、重力和哥氏力的共同作用,建立了离心力场下充满有多孔介质的封闭腔体中流体热驱动发生的条件。理论研究的结果表明,当离心力与温度梯度同方向时,只要满足Ra7.81π2或Ra04π2,多孔介质中即可发生离心力、重力与哥氏力共同驱动的自然对流。此结论对于在新型超级冷却技术中应用多孔介质具有理论指导意义。 接着本文分别从微观和宏观的角度进一步研究离心力场下多孔介质中流体的流动和换热。微观方面,运用数值模拟的方法,采用空间周期性模型,获得流体在多孔介质中流动的可视化流场和固体骨架表面的流动信息,进而分析利用多孔介质强化换热的机理。结果表明,固体介质的导热作用和流体在孔道中流动时形成的旋涡均使多孔介质达到了强化换热的效果。宏观方面,采用带有冷却通道的封闭腔体,在其中加入多孔介质,用实验和数值模拟相结合的方法研究离心力场下该封闭腔体中的热驱动换热现象,通过改变旋转速度,热流密度、冷却空气流量、多孔层固体骨架材质、多孔层孔隙率和多孔层厚度,进而研究这些参数对离心力场下装有多孔介质封闭腔体中流体热驱动的影响,同时还与无多孔介质的情况进行了比较。研究结果表明,在带
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TK124

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 毛军逵;一种基于热驱动理论的新型冷却技术机理研究[D];南京航空航天大学;2003年
2 赵斌;烧结余热能高效发电研究[D];华北电力大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 徐维广;自然堆积多孔介质燃烧及换热实验研究[D];山东建筑大学;2012年
2 郭玉龙;填充多孔介质对平板通道内流动换热的影响和优化分析[D];兰州理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐世英,冯长根,刘赵淼;多孔介质中热对流二次分岔的数值分析[J];北京理工大学学报;1999年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 毛军逵;一种基于热驱动理论的新型冷却技术机理研究[D];南京航空航天大学;2003年
2 赵斌;烧结余热能高效发电研究[D];华北电力大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 方立;离心力场细微循环通道热驱动现象显现实验研究[D];南京航空航天大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 康家甦;;电站储煤场自燃现象分析与储煤系统优化[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年01期
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10 李靖波;赵爱国;杨玉贵;董元宏;;通风块石层非达西效应的试验研究[J];冰川冻土;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 傅礼兵;姚约东;;基于指数式非达西渗流模型的解析解[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
3 唐明云;施安峰;贾江涛;吴斌;王晓宏;;考虑轻油组分的SAGD过程热采稠油数值研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
4 罗建新;张烈辉;赵玉龙;刘启国;;线性复合油气藏试井解释模型及典型曲线分析[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
5 杨锋;王新海;刘洪;;井钻遇溶洞油藏试井解释方法[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
6 刘华林;熊伟;高树生;;矩形五点井网稳定注采压力系统的建立[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
7 李道伦;杨景海;查文舒;;数值试井若干关键技术研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
8 方俊伟;康毅力;游利军;李相臣;;致密砂岩气藏多尺度传质行为研究进展[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
9 邵九姑;许友生;;Forchheimer型非达西渗流系统的数值模拟[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
10 吴晓青;李嘉禄;陈祖胖;冯驰;;RTM充模可视化预测系统的开发与应用[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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
2 齐云阶;水平井采油举升方法及其应用研究[D];中国地质大学(北京);2010年
3 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
4 张松航;煤储层气体运移特征和CO_2-ECBM数值模拟研究[D];中国地质大学(北京);2011年
5 杜朝伟;海底隧道衬砌水压力及结构受力特征研究[D];北京交通大学;2011年
6 郭红玉;基于水力压裂的煤矿井下瓦斯抽采理论与技术[D];河南理工大学;2011年
7 王晓东;透平机械内部复杂流动的数值模拟与叶片设计的鲁棒优化[D];华北电力大学(北京);2010年
8 罗良;非对称分叉网络及分形多孔介质流动特性研究[D];华中科技大学;2011年
9 荣伏梅;基于格子Boltzmann方法的多孔介质REV尺度的流动与强化传热研究[D];华中科技大学;2011年
10 但汉成;饱和沥青路面动力耦合分析与路面非饱和排水设计理论研究[D];中南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘炎昊;高煤级煤储层条件下的气体运移机理[D];河南理工大学;2010年
2 桑培淼;注水强化松软煤壁稳定性的规律及工艺参数研究[D];河南理工大学;2010年
3 张彦奇;超细水泥渗透特性微观试验研究及理论分析[D];山东科技大学;2010年
4 陈丽刚;基于ABAQUS渗流与应力耦合作用的边坡稳定性分析[D];郑州大学;2010年
5 丁铜伟;强内热源多孔介质条通道流动换热实验技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 马俊;球床多孔介质通道高速区流动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 邢利铭;掘进巷道煤岩瓦斯流固耦合效应数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 李义贤;考虑温度作用下煤层气—水两相流运移规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 金佳旭;浑水渗流作用下尾矿坝稳定性分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 郑敏;深厚砂基水闸消能防冲设施抗浮分析研究[D];华南理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张欣;温治;楼国锋;刘训良;郑坤灿;;高温烧结矿气-固换热过程数值模拟及参数分析[J];北京科技大学学报;2011年03期
2 Jik-chang Leong;Kai-wun Jin;Jia-shyan Shiau;Tzer-ming Jeng;Chang-hsien Tai;;Effect of sinter layer porosity distribution on flow and temperature fields in a sinter cooler[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2009年03期
3 董辉;力杰;罗远秋;蔡九菊;;烧结矿冷却过程的实验研究[J];东北大学学报(自然科学版);2010年05期
4 陈振乾,施明恒;顶部放热的矩形空间多孔介质中自然对流[J];东南大学学报;1997年05期
5 岳伟挺,李素芬;联合循环余热锅炉蒸汽参数的优化分析[J];动力工程;2002年06期
6 林汝谋,金红光,蔡睿贤;新一代能源动力系统的研究方向与进展[J];动力工程;2003年03期
7 邹泉,朱小良;基于遗传算法的余热锅炉参数优化设计[J];动力工程;2005年04期
8 董厚忱;;分析与锅炉设计[J];动力工程;2008年01期
9 陈慧;考宏涛;郭涛;吕学文;况文娟;;纯低温余热发电系统中余热锅炉的热力学分析[J];动力工程学报;2010年02期
10 冯卫强,于淑梅,郭江龙;低温废热高效回收系统的优化[J];电站辅机;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 蔡九菊;杜涛;陈春霞;董辉;;钢铁企业余热资源的回收利用及关键技术研究[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 邓洋波;多孔介质内往复流动下超绝热燃烧的实验和数值模拟研究[D];大连理工大学;2004年
2 杜礼明;稀薄预混气体在多孔介质中超绝热燃烧的研究[D];大连理工大学;2003年
3 王恩宇;气体燃料在渐变型多孔介质中的预混燃烧机理研究[D];浙江大学;2004年
4 史俊瑞;多孔介质中预混气体超绝热燃烧机理及其火焰特性的研究[D];大连理工大学;2007年
5 林博颖;惰性多孔介质内的液雾燃烧[D];中国科学技术大学;2008年
6 姜海;多孔介质内预混气体燃烧的实验和数值研究[D];中国科学技术大学;2008年
7 王关晴;往复式热循环多孔介质燃烧系统特性研究与数值模拟[D];浙江大学;2008年
8 马培勇;外置瑞士卷多孔介质燃烧器特性研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 许珊珊;环状多孔介质燃烧特征的理论研究[D];杭州电子科技大学;2011年
2 冯绍航;篦式冷却机的换热理论研究[D];西安建筑科技大学;2004年
3 李昊;往复式多孔介质燃烧器的试验研究[D];浙江大学;2004年
4 杨勃;具有多孔介质壁面的流道中流动与热质传递的数值模拟[D];大连理工大学;2005年
5 褚金华;渐变型多孔介质燃烧器的研究与开发[D];浙江大学;2005年
6 李姮;多孔介质预混燃烧中的气固温度分布及传热特性研究[D];浙江大学;2006年
7 郑中青;天然气在惰性多孔介质内预混燃烧的数值模拟研究[D];上海交通大学;2007年
8 王唯威;分形多孔介质内导热与流动数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2006年
9 罗远秋;烧结矿冷却过程实验与数值模拟研究[D];东北大学 ;2009年
10 路晓雯;烧结余热发电系统(火用)分析及蒸汽参数优化[D];河北理工大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 赵斌;杨玉华;钟晓晖;邬志红;;循环水吸收式热泵供热联产机组性能分析[J];汽轮机技术;2013年06期
2 杨斌;张忠孝;冯祥;毕德贵;;竖式烧结矿冷却塔内气固换热特性研究[J];烧结球团;2015年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 姚华;伴生气联合循环系统全局能量优化与(火用)评价[D];浙江大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 蔡伊青;基于(火用)效率优化的烧结余热回收系统蒸汽参数动态设定[D];中南大学;2013年
2 张振超;环冷机运行工况对余热锅炉蒸汽参数影响研究[D];华北电力大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 邱林;环形封闭夹层内空气自然对流换热的研究[J];北京建筑工程学院学报;1996年04期
3 徐世英,冯长根,刘赵淼;多孔介质中热对流二次分岔的数值分析[J];北京理工大学学报;1999年01期
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7 国文学,王媛,杨沫;封闭空腔内两个等价自然对流换热问题[J];东北电力学院学报;1997年04期
8 张勇;闻德荪;舒光冀;何德坪;陶同康;诸鸿申;;铝液在多孔介质中渗流过程的模拟试验研究[J];东南大学学报;1993年05期
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵治国;解茂昭;;实心与空心锥形喷雾与热多孔介质相互作用的数值研究[J];工程热物理学报;2007年02期
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10 黄凤良,周彦煌,余永刚;多层壁面包装的多孔介质温度场测定与数值计算[J];西安交通大学学报;2002年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胥蕊娜;姜培学;赵陈儒;黄寓理;;流体在微多孔介质中的流动研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
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3 黄拳章;郑小平;姚振汉;;含液多孔介质力学问题的边界元法[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
4 饶文涛;李本文;;多孔介质燃烧技术工业应用数值模拟研究[A];2010全国能源与热工学术年会论文集[C];2010年
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6 郭尚平;于大森;吴万娣;;生物脏器多孔介质的孔径分布和比面[A];全国第一届生物力学学术会议论文汇编[C];1981年
7 刘志峰;赵刚;张有为;刘正锋;李柯;王晓宏;;固体颗粒在逾渗多孔介质中的吸附特性[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
8 吴金随;尹尚先;;颗粒堆积型多孔介质内孔喉模型的研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
9 黄拳章;郑小平;姚振汉;;用边界元法模拟含液多孔介质的等效力学行为[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
10 王建省;王晓纯;;具有流固热耦合影响的可变形多孔介质动态物质面分界特征[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 中国农业大学工学院 刘相东;多孔介质干燥理论与应用并行[N];中国化工报;2007年
2 饶文涛;多孔介质燃烧新技术及应用[N];世界金属导报;2009年
3 饶文涛;新一代燃烧技术——多孔介质燃烧[N];中国冶金报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘宏升;基于多孔介质燃烧技术的超绝热发动机的基础研究[D];大连理工大学;2008年
2 林博颖;惰性多孔介质内的液雾燃烧[D];中国科学技术大学;2008年
3 张东辉;多孔介质扩散、导热、渗流分形模型的研究[D];东南大学;2003年
4 王恩宇;气体燃料在渐变型多孔介质中的预混燃烧机理研究[D];浙江大学;2004年
5 赵治国;燃油喷雾与多孔介质的相互作用及其在内燃机中应用的数值模拟研究[D];大连理工大学;2007年
6 赵双良;对多孔介质中流体的研究[D];湖南大学;2007年
7 姜海;多孔介质内预混气体燃烧的实验和数值研究[D];中国科学技术大学;2008年
8 张扬;多孔介质内汽液相变传递的非均匀性效应[D];清华大学;2008年
9 东明;大孔隙率多孔介质内湍流流动和质量弥散的数值研究[D];大连理工大学;2009年
10 员美娟;多孔介质中流体的若干流动特性研究[D];华中科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 褚金华;渐变型多孔介质燃烧器的研究与开发[D];浙江大学;2005年
2 王唯威;分形多孔介质内导热与流动数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2006年
3 徐维广;自然堆积多孔介质燃烧及换热实验研究[D];山东建筑大学;2012年
4 李振鹏;球床多孔介质通道单相流体流动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 廖永浩;微球床多孔介质通道气液两相流特性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 位纯知;多孔介质反应器中富燃料燃烧制氢的研究[D];华南理工大学;2011年
7 宫丽丽;颗粒型多孔介质非线性渗流特性的实验研究[D];东北大学;2009年
8 刘仁兴;不同粒径分布多孔介质渗流的微观数值模拟研究[D];武汉工业学院;2012年
9 陈汉翠;孔隙尺度物理过程对含湿多孔介质宏观传递特性影响机理研究[D];山东建筑大学;2013年
10 朱英开;基于多孔介质理论的粮层阻力数值模拟[D];内蒙古农业大学;2013年
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