發(fā)布時間：2021-05-20 01:23

　　負(fù)載顆粒的湍流兩相流流動傳熱傳質(zhì)問題是多相流的重要研究方向,在流動物理和工程應(yīng)用中都具有重要的意義。顆粒-湍流兩相流主要由連續(xù)相流體和離散相顆粒組成,顆粒既可以影響流動特性,也可以改變流體的傳熱特性,兩相相互作用機理是兩相流的核心問題。本文采用直接數(shù)值模擬結(jié)合Lagrangian粒子追蹤方法研究了細(xì)微慣性顆粒對湍流的調(diào)制及其相關(guān)機理。本文的主要工作和研究成果如下:1、研究了負(fù)載細(xì)微慣性顆粒的湍流兩相流傳熱特性,考察了流體Prandtl數(shù)、顆粒比熱容和顆粒動量Stokes數(shù)對湍流熱場的影響,同時分析了顆粒、流體速度場與溫度場三者之間的相互關(guān)聯(lián)性。研究發(fā)現(xiàn)隨著流體Prandtl數(shù)增大,湍流速度場與溫度場之間的關(guān)聯(lián)性減小,顆粒誘導(dǎo)的速度場調(diào)制對溫度場的影響減小,同時顆粒對流體之間的溫度相關(guān)性減弱,導(dǎo)致顆粒對流體的熱反饋減小,這綜合導(dǎo)致顆粒對大Prandtl數(shù)湍流溫度場的調(diào)制越弱;隨著顆粒比熱容增大,兩相流傳熱效率增大,通過與單相流比較,發(fā)現(xiàn)大比熱容顆粒增大兩相流傳熱效率,而小比熱容顆粒則減小傳熱效率;隨著顆粒動量Stokes數(shù)的增大,顆粒攜帶傳熱能力明顯提高,這導(dǎo)致兩相流傳熱效率增大。2、研... 

【文章來源】：上海大學(xué)上海市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：165 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 流-固兩相湍流研究目的和意義
    1.2 兩相湍流研究現(xiàn)狀
        1.2.1 兩相湍流研究方法
        1.2.2 顆粒輸運及擴散研究
        1.2.3 顆粒對湍流動力學(xué)特性調(diào)制的研究
        1.2.4 顆粒對湍流傳熱特性調(diào)制的研究
        1.2.5 含相變液滴對傳熱特性的研究
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 數(shù)學(xué)物理模型和方法
    2.1 引言
    2.2 湍流控制方程和數(shù)值方法
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 數(shù)值方法
    2.3 點-粒模型和數(shù)值方法
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 數(shù)值方法
    2.4 兩相耦合模型
    2.5 計算驗證
        2.5.1 槽道湍流的數(shù)值模擬
        2.5.2 顆粒-湍流兩相流的耦合模型
    2.6 本章小結(jié)
第三章 實現(xiàn)液滴相變的歐拉-拉格朗日方法
    3.1 引言
    3.2 湍流控制方程和數(shù)值方法
        3.2.1 控制方程
        3.2.2 數(shù)值方法
    3.3 液滴控制方程和數(shù)值方法
        3.3.1 控制方程
        3.3.2 數(shù)值方法
    3.4 兩相耦合模型
    3.5 本章小結(jié)
第四章 負(fù)載慣性微顆粒的湍流兩相流傳熱性能研究
    4.1 引言
    4.2 數(shù)學(xué)模型和計算方法
    4.3 初始條件和邊界條件
    4.4 顆粒對不同Prandtl數(shù)湍流熱場的影響
        4.4.1 溫度統(tǒng)計量
        4.4.2 傳熱效率的變化
        4.4.3 溫度場差異性的調(diào)制機理
        4.4.4 溫度擬序結(jié)構(gòu)
    4.5 顆粒-湍流比熱容之比對傳熱的影響
        4.5.1 溫度場平均和脈動統(tǒng)計量
        4.5.2 法向熱通量
        4.5.3 傳熱效率的變化
    4.6 顆粒動量Stokes數(shù)對湍流溫度場的影響
        4.6.1 傳熱效率的變化
        4.6.2 法向熱通量瞬時分布
        4.6.3 動量耦合與熱量耦合對溫度場的不同調(diào)制作用
    4.7 本章小結(jié)
第五章 慣性顆粒對兩相流流動阻力和傳熱的雙重影響
    5.1 引言
    5.2 數(shù)學(xué)模型與計算方法
    5.3 計算結(jié)果與討論
        5.3.1 流動阻力和傳熱效率
        5.3.2 瞬時湍流擬序結(jié)構(gòu)
        5.3.3 顆粒的瞬時分布
    5.4 本章小結(jié)
第六章 寬粒徑譜含相變的飛沫液滴對湍流邊界層的影響
    6.1 引言
    6.2 數(shù)值模型與計算方法
        6.2.1 控制方程和數(shù)值方法
        6.2.2 初始液滴粒徑譜
        6.2.3 初始條件和邊界條件
    6.3 計算結(jié)果與討論
        6.3.1 飛沫液滴濃度對流動和傳熱的影響
        6.3.2 液滴蒸發(fā)效率對流動和傳熱的影響
        6.3.3 液滴重力效應(yīng)對流動和傳熱的影響
    6.4 本章小結(jié)
第七章 全文總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 主要創(chuàng)新點
    7.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
符號
附錄A
附錄B
作者在攻讀博士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文
作者在攻讀博士學(xué)位期間所參與的項目
致謝



本文編號：3196804