湍流擬序結(jié)構(gòu)的主動(dòng)控制及強(qiáng)化傳熱機(jī)理.pdf

1、湍流邊界層擬序結(jié)構(gòu)是近代湍流研究的重要發(fā)現(xiàn)之一，是目前湍流研究中的一大熱點(diǎn)問題。在工業(yè)和環(huán)境問題中，伴隨湍流擬序結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傳熱、擴(kuò)散、摩擦阻力和噪聲等現(xiàn)象引起了人們的高度重視。從節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境角度來看，發(fā)展有效的湍流控制技術(shù)對(duì)減少阻力和強(qiáng)化傳熱具有重要的意義。 本文在湍流邊界層擬序結(jié)構(gòu)現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，研究了主動(dòng)控制對(duì)流場(chǎng)傳熱和流動(dòng)阻力特性的影響。 本文運(yùn)用亞格子動(dòng)力模型對(duì)矩形空槽

2、道流動(dòng)進(jìn)行了大渦模擬，獲得了流場(chǎng)中壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、渦量場(chǎng)和流動(dòng)結(jié)構(gòu)等物理量的信息，再現(xiàn)了湍流擬序結(jié)構(gòu)的變化過程。 通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析，確定了可能對(duì)換熱和減阻具有實(shí)際效果的六種主動(dòng)控制模式；即擾動(dòng)速度與流向成-30°、-45°、-90°、-135°、-150°、90°。對(duì)六種主動(dòng)控制模式采用大渦模擬方法進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了各種控制模式條件下的流動(dòng)與傳熱特性，并對(duì)湍流擬序結(jié)構(gòu)與流動(dòng)、傳熱特性的相互作用與影響規(guī)律進(jìn)行了分析

3、。 計(jì)算結(jié)果表明：-45°和-30°控制模式可以有效改變控制區(qū)域及其下游的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)，具有強(qiáng)化傳熱的效果，且摩擦系數(shù)下降；而-135°、-150°、90°控制模式對(duì)速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)影響不大，雖有減阻效果，但換熱效果也會(huì)下降。就流動(dòng)換熱的綜合特性而言，-45°、-30°、-135°、-150°和90°等五種控制模式綜合系數(shù)（Nu/Nu0）／（f／f0）1/3大于空槽道水平，而-90°控制模式的綜合系數(shù)小于空槽道水平。 為