氣流作用下液滴撞擊圓柱外表面流動(dòng)與換熱研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文氣流作用下液滴撞擊圓柱外表面流動(dòng)氣流作用下液滴撞擊圓柱外表面流動(dòng)與換熱研換熱研究StudyonFlowHeatTransferWhenletImpactonCylindricalOuterSurfacewithAirflow作者姓名：宋鋒毅學(xué)科、專業(yè)：制冷及低溫工程學(xué)號(hào)：21410059指導(dǎo)教師：郭亞麗教授完成日期：2017年5月1日大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文

2、I摘要液滴撞擊加熱壁面過程廣泛存在于生活、生產(chǎn)過程中，該過程具有較強(qiáng)的質(zhì)熱交換能力且對(duì)相關(guān)設(shè)備的有效運(yùn)行有著重要的影響。目前，學(xué)術(shù)界對(duì)液滴依靠自身重力垂直撞擊常溫水平壁面已進(jìn)行了較為全面、深入的研究，但對(duì)液滴撞擊加熱非水平壁面，特別是對(duì)液滴受到氣流的作用而不能垂直撞擊到壁面上的相關(guān)研究較少，其中的關(guān)鍵流動(dòng)和換熱特征有待深入探索，所以本文采用數(shù)值模擬方法對(duì)液滴撞擊圓柱外表面的動(dòng)力學(xué)過程及換熱過程進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。采用CLSVOF方法結(jié)合相

3、變模型對(duì)液滴撞擊圓柱外表面進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，分析了撞擊過程中液滴沿壁面直徑及母線方向上的形態(tài)變化與換熱特點(diǎn)，總結(jié)了液滴產(chǎn)生破裂的原因以及破裂位置與撞擊速度之間的關(guān)系。通過對(duì)撞擊過程中液滴速度矢量圖、形態(tài)相圖、溫度分布圖及壁面熱流相圖的分析，得出了液滴鋪展初期在三相接觸線處和液滴破裂邊緣處擾動(dòng)較大，產(chǎn)生了蒸汽旋渦作用，強(qiáng)化了此處液滴與壁面間的換熱，是液滴溫升最快的兩個(gè)位置。分析了壁面溫度、接觸角、撞擊速度以及曲率比對(duì)液滴撞擊圓柱外表面的

4、鋪展情況及蒸發(fā)換熱的影響。結(jié)果表明：在較短時(shí)間內(nèi)，壁面溫度對(duì)液滴蒸發(fā)的影響較小具有滯后性，但接觸角與撞擊速度對(duì)液滴蒸發(fā)量影響較大；對(duì)不同曲率比條件下液滴在運(yùn)動(dòng)過程中的受力進(jìn)行作圖分析，指出了曲率比越大，液滴自身重力分力對(duì)其在鋪展過程中的促進(jìn)作用越明顯即有助于液滴與壁面間的換熱，特別是曲率比為0.5的液滴其與壁面間的換熱效果遠(yuǎn)強(qiáng)于其他兩組參數(shù)。對(duì)有氣流作用下液滴撞擊圓柱外表面過程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，通過對(duì)液滴鋪展過程中的受力情況進(jìn)行分析得