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流量波动条件下流动与换热特性研究

Boutrab Kamel  
【摘要】:本文使用数值计算软件CFD研究了圆管中单相水脉动紊流的流动和传热特性。计算使用了标准k-ε模型,稳定流动状态的模拟结果与经典的勃拉休斯公式、迪图斯-贝尔特公式吻合得很好。 将加热和不加热管道内脉动流动数值模拟的结果与实验结果进行了比较。模拟的参数如:平均速度,速度振幅,加热功率和流体温度等均从试验数据中计算得到,并在CFX中作为各种模拟条件。试验与计算的结果对比表明:两种方法对压降的研究有相似之处,并且二者之间存在相位差。计算得到的对流换热系数与试验的对流换热系数符合程度较差,但与迪图斯-贝尔特公式吻合得很好,对这种差异的原因进行了分析。 通过数值计算研究了加热功率、脉动周期和振幅改变对流动特性,对流换热系数,努谢尔特数,壁面温度和截面流体温度的影响规律。 结果表明:流动特性和换热系数会周期性地波动,波动周期与入口速度的脉动周期相一致。流速脉动周期的变化对摩阻系数和努谢尔特数没有影响,但是速度振幅和平均速度的增加会使摩阻系数和努谢尔特数增加。由于未考虑固体壁面对流体流动的影响,没有观察到加热功率的增加对压降和对流换热系数的影响。


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