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脉动流强化传热规律实验研究

李华  
【摘要】: 脉动传热问题是非稳态流动换热技术工程应用的一类典型代表。湍流脉动传热作为其重要的组成部分,尚未进行广泛深入的研究,限制了相关工程技术的发展。 本文设计了叶片式脉动发生器为实验提供脉动流,提出了合理的脉动流流量测量方案,通过恒温水浴实现了均匀壁面温度的热边界条件,搭建起研究湍流脉动传热特性的实验台。 通过实验方法对时均速度范围为16~40m/s,脉动频率范围为0~100Hz的均壁温热边界条件湍流脉动空气对流换热特性进行了研究,处理了所得数据的实验误差。在综述已有描述脉动传热特性的无量纲数和实验关联式后,选择了描述脉动传热影响因素的无量纲准则数。以脉动流进出口压力振幅之比为基础,定义了无量纲脉动振幅,并对雷诺数、Womersley数和无量纲脉动振幅数与努塞尔数之间的关系进行讨论。基于所测实验数据,采用线性回归分析方法获得了反映湍流脉动传热规律的准则方程,通过偏差比较和统计学手段分析了所得方程的拟合效果,给出了准则方程的实验验证范围。分别讨论了时均流速、脉动频率和脉动振幅与脉动流强化传热比之间的关系,分析了脉动流强化传热作用的特性,提出了脉动传热学术研究与工程应用的努力方向。


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