186.部分填充多孔介質(zhì)復(fù)合腔體內(nèi)交界面滑移效應(yīng)研究

1、山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文題目部分填充多孔介質(zhì)復(fù)合腔體內(nèi)交界面滑移效應(yīng)研究國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No51076086)計(jì)：學(xué)位論文表插格63頁1個(gè)圖33幅評(píng)閱人：指導(dǎo)教師：學(xué)院院長(zhǎng)：學(xué)位論文完成日期：萎山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要多孔介質(zhì)與流體介質(zhì)共存的復(fù)合腔體系統(tǒng)內(nèi)流體流動(dòng)及傳熱傳質(zhì)的現(xiàn)象普遍存在于自然界中，且在許多應(yīng)用科學(xué)及工程領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用，包括建筑工程、干燥過程、石油工程、生物修復(fù)、流體力學(xué)、地球科學(xué)、生物學(xué)及生物物理學(xué)

2、、材料科學(xué)、過濾、冶金和化工過程等，所以其在指導(dǎo)實(shí)際工程應(yīng)用方面具有深遠(yuǎn)的影響。深入研究多孔介質(zhì)區(qū)域與純流體空間區(qū)域的宏觀交界面滑移效應(yīng)對(duì)掌握復(fù)合腔體內(nèi)流體流動(dòng)及傳熱的規(guī)律具有重要意義。本文采取理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法建立一區(qū)域物理數(shù)學(xué)模型以探悉滑移效應(yīng)，采用有限元方法求解應(yīng)力跳躍系數(shù)和熱滑移系數(shù)，并對(duì)部分填充多孔介質(zhì)復(fù)合腔體內(nèi)的流動(dòng)及傳熱進(jìn)行分析，獲得各因素對(duì)復(fù)合腔體內(nèi)流動(dòng)和傳熱的影響規(guī)律。選取了青磚作為真實(shí)多孔介質(zhì)材料，利用X

3、射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)(XCT)獲取多孔介質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。采用Matlab編程方法對(duì)掃描獲得的圖像進(jìn)行濾波、銳化和二值化處理，并構(gòu)造左側(cè)部分填充多孔介質(zhì)層的復(fù)合腔體模型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。為了便于研究多孔介質(zhì)層結(jié)構(gòu)特性對(duì)多孔介質(zhì)復(fù)合腔體內(nèi)流體流動(dòng)及傳熱的影響，探索各因素對(duì)滑移效應(yīng)的影響規(guī)律，現(xiàn)把人工構(gòu)造多孔介質(zhì)層填充到復(fù)合腔體左側(cè)。其模擬計(jì)算結(jié)果與填充真實(shí)多孔介質(zhì)的復(fù)合腔體模型進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明利用構(gòu)造多孔介質(zhì)模型來研究部分填充多孔介質(zhì)

4、復(fù)合腔體內(nèi)交界面滑移效應(yīng)是合理有效的。為進(jìn)一步分析交界面滑移效應(yīng)，所以采用有限元方法研究多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)特性、瑞利數(shù)Ra和流體介質(zhì)物性對(duì)多孔介質(zhì)復(fù)合腔體內(nèi)流體速度及溫度的影響，獲得各因素對(duì)滑移系數(shù)的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：多孔介質(zhì)層厚度增大，復(fù)合腔體內(nèi)流體流動(dòng)受到的阻力也逐漸增大，流速降低，換熱效果減弱，應(yīng)力跳躍系數(shù)呈減小趨勢(shì)；滑移系數(shù)隨著多孔介質(zhì)層孔隙率的增大而增大，其數(shù)值變化較為明顯：構(gòu)造多孔介質(zhì)層圓柱的排列方式對(duì)應(yīng)力跳躍系數(shù)影響微弱；

5、隨著瑞利數(shù)Ra的增大應(yīng)力跳躍系數(shù)整體呈上升趨勢(shì)，交界面靠近上下壁面處變化趨勢(shì)與中間位置相比較為明顯，但對(duì)熱滑移系數(shù)影響相對(duì)較??；隨著流體運(yùn)動(dòng)粘度的增大應(yīng)力跳躍系數(shù)整體呈上升趨勢(shì)，且數(shù)值變化較為明顯；隨著多孔介質(zhì)材料導(dǎo)熱系數(shù)的增大，熱滑移系數(shù)整體呈下降趨勢(shì)：普朗特?cái)?shù)對(duì)復(fù)合腔體內(nèi)交界面熱滑移系數(shù)的影響較小。本文重點(diǎn)是確定不同多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)、瑞利數(shù)Ra和流體介質(zhì)物性等參數(shù)下的滑移效應(yīng)并分析復(fù)合腔體內(nèi)交界面區(qū)域的流動(dòng)及傳熱特性對(duì)整個(gè)腔體內(nèi)自然對(duì)流