流體變物性和添加高聚物對湍流槽道流動與傳熱特性的影響.pdf

1、自從Toms發(fā)現(xiàn)高分子湍流減阻效應(yīng)以來，對其減阻機理已開展了大量的研究，但是一直沒有定論。當(dāng)牛頓流添加高分子之后，減阻流體在減阻的同時傳熱性能也降低。因此當(dāng)添加劑應(yīng)用于區(qū)域供熱/制冷系統(tǒng)時可以大大降低阻力和熱量損失，從而實現(xiàn)節(jié)約能耗的目的。
　　 本文通過建立相應(yīng)的數(shù)值模型，對流體變物性和添加高聚物后的槽道湍流流動與傳熱特性進行了分析和數(shù)值模擬。得到的主要結(jié)果有：
　　 1.首先對槽道內(nèi)流體變物性流動和傳熱特性進行了數(shù)值

2、模擬，得出了流體變物性流動時的速度分布和溫度分布規(guī)律，并且與常物性流動和傳熱的情況進行了對比。研究結(jié)果表明相對于物性不變的情況下由于物性的改變產(chǎn)生了減阻效果和傳熱增強效果；在壁面溫度與流體溫度相差不大的情況下，按照常物性計算所得的流動和傳熱情況與變物性時相差不大。
　　 2.從粘彈性流體的基本方程-麥克斯韋方程式出發(fā)，理論上推導(dǎo)了能在某種程度上模擬高分子聚合物減阻和傳熱降低的模型。該模型以壁面距離y為函數(shù)，在粘性底層保持等效流體

3、粘度不變，在粘性底層之外等效流體粘度隨著離壁面距離以斜率D(也稱為減阻參數(shù))線性增加。
　　 3.應(yīng)用減阻和傳熱模型，數(shù)值模擬出了減阻和傳熱降低效應(yīng)，其速度分布與經(jīng)典的Virk三層速度模型有很好的一致性。在一定范圍內(nèi)，隨著減阻參數(shù)D的增加，流動的阻力和傳熱性能降低。數(shù)值模擬出的最大減阻率和傳熱降低率分別為75.6％和73.9％。
　　 4.對減阻和傳熱模型引發(fā)的減阻流的湍流脈動量進行了分析，流向的速度脈動在低減阻時隨著減