惯性微颗粒—湍流两相流流动特性和传热特性的研究
发布时间：2021-05-20 01:23
负载颗粒的湍流两相流流动传热传质问题是多相流的重要研究方向,在流动物理和工程应用中都具有重要的意义。颗粒-湍流两相流主要由连续相流体和离散相颗粒组成,颗粒既可以影响流动特性,也可以改变流体的传热特性,两相相互作用机理是两相流的核心问题。本文采用直接数值模拟结合Lagrangian粒子追踪方法研究了细微惯性颗粒对湍流的调制及其相关机理。本文的主要工作和研究成果如下:1、研究了负载细微惯性颗粒的湍流两相流传热特性,考察了流体Prandtl数、颗粒比热容和颗粒动量Stokes数对湍流热场的影响,同时分析了颗粒、流体速度场与温度场三者之间的相互关联性。研究发现随着流体Prandtl数增大,湍流速度场与温度场之间的关联性减小,颗粒诱导的速度场调制对温度场的影响减小,同时颗粒对流体之间的温度相关性减弱,导致颗粒对流体的热反馈减小,这综合导致颗粒对大Prandtl数湍流温度场的调制越弱;随着颗粒比热容增大,两相流传热效率增大,通过与单相流比较,发现大比热容颗粒增大两相流传热效率,而小比热容颗粒则减小传热效率;随着颗粒动量Stokes数的增大,颗粒携带传热能力明显提高,这导致两相流传热效率增大。2、研...
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 流-固两相湍流研究目的和意义
1.2 两相湍流研究现状
1.2.1 两相湍流研究方法
1.2.2 颗粒输运及扩散研究
1.2.3 颗粒对湍流动力学特性调制的研究
1.2.4 颗粒对湍流传热特性调制的研究
1.2.5 含相变液滴对传热特性的研究
1.3 本文的主要研究内容
第二章 数学物理模型和方法
2.1 引言
2.2 湍流控制方程和数值方法
2.2.1 控制方程
2.2.2 数值方法
2.3 点-粒模型和数值方法
2.3.1 控制方程
2.3.2 数值方法
2.4 两相耦合模型
2.5 计算验证
2.5.1 槽道湍流的数值模拟
2.5.2 颗粒-湍流两相流的耦合模型
2.6 本章小结
第三章 实现液滴相变的欧拉-拉格朗日方法
3.1 引言
3.2 湍流控制方程和数值方法
3.2.1 控制方程
3.2.2 数值方法
3.3 液滴控制方程和数值方法
3.3.1 控制方程
3.3.2 数值方法
3.4 两相耦合模型
3.5 本章小结
第四章 负载惯性微颗粒的湍流两相流传热性能研究
4.1 引言
4.2 数学模型和计算方法
4.3 初始条件和边界条件
4.4 颗粒对不同Prandtl数湍流热场的影响
4.4.1 温度统计量
4.4.2 传热效率的变化
4.4.3 温度场差异性的调制机理
4.4.4 温度拟序结构
4.5 颗粒-湍流比热容之比对传热的影响
4.5.1 温度场平均和脉动统计量
4.5.2 法向热通量
4.5.3 传热效率的变化
4.6 颗粒动量Stokes数对湍流温度场的影响
4.6.1 传热效率的变化
4.6.2 法向热通量瞬时分布
4.6.3 动量耦合与热量耦合对温度场的不同调制作用
4.7 本章小结
第五章 惯性颗粒对两相流流动阻力和传热的双重影响
5.1 引言
5.2 数学模型与计算方法
5.3 计算结果与讨论
5.3.1 流动阻力和传热效率
5.3.2 瞬时湍流拟序结构
5.3.3 颗粒的瞬时分布
5.4 本章小结
第六章 宽粒径谱含相变的飞沫液滴对湍流边界层的影响
6.1 引言
6.2 数值模型与计算方法
6.2.1 控制方程和数值方法
6.2.2 初始液滴粒径谱
6.2.3 初始条件和边界条件
6.3 计算结果与讨论
6.3.1 飞沫液滴浓度对流动和传热的影响
6.3.2 液滴蒸发效率对流动和传热的影响
6.3.3 液滴重力效应对流动和传热的影响
6.4 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
参考文献
符号
附录A
附录B
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
作者在攻读博士学位期间所参与的项目
致谢
本文编号：3196804
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 流-固两相湍流研究目的和意义
1.2 两相湍流研究现状
1.2.1 两相湍流研究方法
1.2.2 颗粒输运及扩散研究
1.2.3 颗粒对湍流动力学特性调制的研究
1.2.4 颗粒对湍流传热特性调制的研究
1.2.5 含相变液滴对传热特性的研究
1.3 本文的主要研究内容
第二章 数学物理模型和方法
2.1 引言
2.2 湍流控制方程和数值方法
2.2.1 控制方程
2.2.2 数值方法
2.3 点-粒模型和数值方法
2.3.1 控制方程
2.3.2 数值方法
2.4 两相耦合模型
2.5 计算验证
2.5.1 槽道湍流的数值模拟
2.5.2 颗粒-湍流两相流的耦合模型
2.6 本章小结
第三章 实现液滴相变的欧拉-拉格朗日方法
3.1 引言
3.2 湍流控制方程和数值方法
3.2.1 控制方程
3.2.2 数值方法
3.3 液滴控制方程和数值方法
3.3.1 控制方程
3.3.2 数值方法
3.4 两相耦合模型
3.5 本章小结
第四章 负载惯性微颗粒的湍流两相流传热性能研究
4.1 引言
4.2 数学模型和计算方法
4.3 初始条件和边界条件
4.4 颗粒对不同Prandtl数湍流热场的影响
4.4.1 温度统计量
4.4.2 传热效率的变化
4.4.3 温度场差异性的调制机理
4.4.4 温度拟序结构
4.5 颗粒-湍流比热容之比对传热的影响
4.5.1 温度场平均和脉动统计量
4.5.2 法向热通量
4.5.3 传热效率的变化
4.6 颗粒动量Stokes数对湍流温度场的影响
4.6.1 传热效率的变化
4.6.2 法向热通量瞬时分布
4.6.3 动量耦合与热量耦合对温度场的不同调制作用
4.7 本章小结
第五章 惯性颗粒对两相流流动阻力和传热的双重影响
5.1 引言
5.2 数学模型与计算方法
5.3 计算结果与讨论
5.3.1 流动阻力和传热效率
5.3.2 瞬时湍流拟序结构
5.3.3 颗粒的瞬时分布
5.4 本章小结
第六章 宽粒径谱含相变的飞沫液滴对湍流边界层的影响
6.1 引言
6.2 数值模型与计算方法
6.2.1 控制方程和数值方法
6.2.2 初始液滴粒径谱
6.2.3 初始条件和边界条件
6.3 计算结果与讨论
6.3.1 飞沫液滴浓度对流动和传热的影响
6.3.2 液滴蒸发效率对流动和传热的影响
6.3.3 液滴重力效应对流动和传热的影响
6.4 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
参考文献
符号
附录A
附录B
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
作者在攻读博士学位期间所参与的项目
致谢
本文编号：3196804
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