收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

波壁管内的脉动流动及其传质特性的实验和数值模拟

贾宝菊  
【摘要】: 随着科学技术的进步,现代工业得到飞速发展,同时人们也面临着越来越严重的能源短缺和环境污染问题。如何降低工业装备的能量消耗、在现有基础上进一步提高热量质量传递设备的效率、进而减轻对环境的不良影响十分重要。另外,随着大量高粘度、具有生物活性的流体介质越来越多地出现在生物化工、制药以及生命医学等领域,也亟待找到一种在低剪切层流条件下的热质传递强化技术。提高传递设备的效率和促使设备单元的小型化与微型化,采用脉动流动技术是实现质量传递过程强化的重要途径。 由于目前尚未搜索到有关伴随反向流的脉动流动对传质强化影响的研究报导,因此本文以波壁管为研究对象,采用电化学技术完成了波壁管内不同控制参数下的质量传递速率测量,并提出了伴有反向流的脉动流动的质量传递强化机理;采用铝粉法流动可视化技术与定时刻拍照技术相结合的手段完成了对伴随反向流的脉动流动的流动结构观察,研究了不稳定流动对传质强化的影响;利用FLUENT软件及其二次开发接口,对一些实验测量不能观测的物理量进行了数值分析,为研究波壁管的传质性能提供了一种新思路。 为了观测波壁管内伴随反向流的脉动流动特性,设计加工并组建了波壁管、脉动装置和可视化及图片记录系统装置等以满足研究需要。通过测量定常流场下的流体力学性能,得到了波壁管内不同流动状态的临界雷诺数等标志量;等功耗条件下波壁管与直壁圆管的比较结果表明,当流动进入过渡流流域后,波壁管具有更好的质量传递性能。 系统研究了控制参数对伴有反向流的脉动流场下的质量传递强化的影响,并发现,在一定的脉动流振动分率范围内,质量传递强化效果随振动分率的增加而增强;最有效的质量传递强化发生在净流动进入过渡流流域之前的中等雷诺数下;与最大传递强化效果对应的最佳振动频率随净流动雷诺数的增加而减小,且几乎与流量的振动分率无关。据此提出了伴随反向流的脉动流场下的质量传递强化机理,即当入口速度和波长的比值接近脉动振动频率时会产生最有效的质量传递强化效果,并据此得到了确定最佳操作条件的依据和方法。 为建立传质强化与不稳定流动之间的联系,对伴有反向流的脉动流动进行了可视化研究,结果发现,一个脉动周期内同时存在稳定和不稳定两种流动现象,而不稳定流动状态持续的时间越长,无序混合越强烈,对应的质量传递强化效果就越好。这表明不稳定的流动结构对质量传递强化的贡献最大。 作为实验研究的验证和补充,数值模拟给出了系列分析结果。数值结果不仅与现有的实验结果吻合,同时说明了数值结果和实验结果的合理性,而且得到了实验测量很难观测的物理量,如流动分离、涡强度、浓度分布等。结果发现,脉动流动比定常流动更早发生流动分离;涡强峰值总是出现在惯性控制的中等振动频率下;浓度边界层的分布与质量传递强化过程相对应。研究结果表明,脉动流动技术是实现传质强化的有效手段之一,同时涡强度与浓度分布均可反映质量传递过程,为探究其它管内的传递性能提供了新思路和新方法。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 贾宝菊;马宗豪;卞永宁;;利用电化学方法测量波壁管内的质量传递速率[J];实验力学;2009年01期
2 吴承清;超音速旋转炮弹马格努斯特性的一种工程计算[J];弹箭与制导学报;1986年03期
3 戴春洲;;u/u_(max)与R_e(R_(emax))关系图在通风空调试调中的应用[J];暖通空调;1988年04期
4 计光华;;液氮在低温风洞中的应用[J];低温与特气;1989年04期
5 汪黎明;裘品闲;唐衍硕;陈明;;引纬气流对纬纱作用的研究[J];青岛大学学报(工程技术版);1992年03期
6 蒋光南;;超临界机翼雷诺数影响的数值计算与分析[J];民用飞机设计与研究;1998年03期
7 许晶,高秋新,周连第;实效伴流雷诺数影响的数值模拟[J];船舶力学;1999年01期
8 仝卫国,李国光,金秀章,王丽君;用圆管中最大流速测量流量的实验研究[J];华北电力大学学报;2001年04期
9 杨军虎,王春龙,李金平;离心泵泵腔内液体流动数学模型研究[J];农业机械学报;2003年06期
10 屠秋野,陈玉春,苏三买,商旭升;雷诺数对高空长航时无人机发动机调节计划和性能影响[J];推进技术;2005年02期
11 李占科,宋笔锋,张亚锋;微型飞行器空气动力学研究[J];系统工程理论与实践;2005年09期
12 刘运峰;;关于氧气流量测量的分析[J];计量技术;2006年12期
13 李伟;乔渭阳;许开富;罗华铃;王惠斌;;雷诺数对涡轮叶尖流场影响的数值研究[J];推进技术;2007年04期
14 顾炜莉;王汉青;寇广孝;;雷诺数法防止盘管式有机热载体炉导热油过热的理论分析[J];节能;2007年09期
15 徐英;郑建生;杨会峰;吴经纬;李刚;李巧真;;基于RNGk-ε模型的内锥流量计气体流出系数预测[J];天津大学学报;2007年10期
16 梁贺志;;叶片尾部脱落旋涡频率的计算[J];水利电力机械;2007年12期
17 侯亚丽;王秀春;张承武;刘志刚;;矩形微通道中流动阻力特性的实验研究[J];河北工业大学学报;2007年06期
18 张平余;;试飞流量测量用皮托管特性研究[J];测控技术;2008年02期
19 孙大伟;乔渭阳;许开富;罗华玲;;低雷诺数条件下涡轮性能的计算研究[J];航空动力学报;2008年07期
20 石晟玮;王江安;蒋兴舟;;基于粒子成像测速技术的微气泡运动实验[J];测试技术学报;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 W.K.Tsang;R.A.Antonia;;雷诺数对三维湍流远场尾迹的涡旋结构的影响(英文)[A];材料科学与工程技术——中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年
2 赵秋月;张廷安;刘燕;王淑婵;豆志河;蒋孝丽;赫冀成;;管式搅拌反应器功率特性研究[A];第十二届冶金反应工程学术会议论文集[C];2008年
3 闵强利;陈建军;张云海;吴旌;;水下圆柱系留体稳定性试验研究[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文摘要集[C];2007年
4 李朝;肖仪清;李秋胜;欧进萍;;静止型壁面射流的CFD模拟及在下击暴流中的应用[A];第十四届全国结构风工程学术会议论文集(上册)[C];2009年
5 姚力;;轴对称局部狭窄刚性管内流动分离和再附着的研究[A];第十届全国分离流、旋涡和流动控制会议论文集[C];2004年
6 牛中国;张国友;王铭威;;微型飞行器数值模拟方法的初步探索[A];探索创新交流--中国航空学会青年科技论坛文集[C];2004年
7 顾炜莉;寇广孝;王汉青;;利用雷诺数判定盘管式有机热载体炉运行安全的理论分析[A];第七届全国工业炉学术年会论文集[C];2006年
8 程远;王学珍;;液压系统管道冲洗方法的理论分析和实践探讨[A];冶金企业自动化、信息化与创新——全国冶金自动化信息网建网30周年论文集[C];2007年
9 陈斌;葛耀君;项海帆;;非定常因素对静力三分力系数测量的影响[A];第十三届全国结构风工程学术会议论文集(中册)[C];2007年
10 张帆;肖博元;汤养浩;罗旗荣;;搅拌装置与减阻剂减阻效果评价[A];中国化学会、中国力学学会第九届全国流变学学术会议论文摘要集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贾宝菊;波壁管内的脉动流动及其传质特性的实验和数值模拟[D];大连理工大学;2009年
2 华明;动力中射流特性研究[D];河海大学;2001年
3 冯媛媛;铁表面自组装含氮杂环化合物、卟啉类和烷基胺类分子膜的研究[D];山东大学;2007年
4 廖颖敏;电诱导牙釉质表面羟基磷灰石涂层的制备及其机理研究[D];厦门大学;2007年
5 张哲;贵金属纳米粒子及咪唑类化合物在铁表面自组装膜的研究[D];山东大学;2009年
6 刘咏;基于处理循环式准好氧垃圾渗滤液的电化学方法研究[D];西南交通大学;2007年
7 丛燕青;氯酚的电化学降解行为及治理研究[D];浙江大学;2005年
8 刘会星;回转体流场三维结构特征及其电磁力控制效应的研究[D];南京理工大学;2012年
9 冯良东;汞滴电极上的张力电化学测量及电化学池内电位降落补偿新方法的研究[D];中国科学技术大学;2006年
10 陈华军;旋转曲线管道内流动结构与换热特性研究[D];浙江大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 林延溥;脉动流场下波壁管内质量传递强化的影响因素分析[D];大连理工大学;2007年
2 张亮;定常和脉动流场下波壁管内非牛顿流体的流动及结构特性[D];大连理工大学;2009年
3 武慧朝;脉动流场下波壁流路内质量传递强化机理的实验研究[D];大连理工大学;2007年
4 吴莹;搅拌槽内流动结构的PIV研究[D];北京化工大学;2007年
5 柳春清;脉动流场下最佳振动频率之间关系的实验研究[D];大连理工大学;2011年
6 叶倩;光电一体化处理氯酚废水[D];浙江大学;2004年
7 张凌娜;电化学技术控制生物膜和军团菌的机理研究[D];同济大学;2006年
8 姜项福;基于压电和电化学技术的细胞生物传感研究[D];湖南师范大学;2010年
9 刘卫国;自动参比反向流动注射法测定Cr(VI)及在皮革分析中的应用[D];四川大学;2002年
10 左晓东;雷诺数对压气机性能影响的分析研究[D];西北工业大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 司瑞;电化学技术清洁舷窗[N];科技日报;2003年
2 刘勘华林证券;特别关注:国际国内资金反向流动[N];上海证券报;2007年
3 刘勘;国际国内资金反向流动岂能拱手相让“价值洼地”[N];证券时报;2007年
4 孙丽萍;厦大尖端工程中心落户火炬(翔安)产业区[N];福建科技报;2007年
5 本报记者 马婧妤;李稻葵:防止资金倒流 把好“外流关”[N];上海证券报;2008年
6 李文辉;境内外资金反向流动打破抱团取暖[N];证券日报;2007年
7 龙云怒;新型电化学DNA纳米生物传感器研制成功[N];医药经济报;2006年
8 ;员工流失不一定就是坏事[N];上海证券报;2007年
9 ;员工跳槽 企业更有收获[N];中国经营报;2007年
10 杨军;警惕旅游产业的“空壳化”[N];中国旅游报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978