冪律流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)與換熱的數(shù)值研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文冪律流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)與換熱的數(shù)值研究Numericalsimulationoffluidflowandheattransferofpower—lawfluidinporousmedia專學(xué)號(hào)：21110048完成日期：201—4—0506大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要在能源與環(huán)境問(wèn)題的日益加劇，全世界都在提倡節(jié)能減排的形勢(shì)下，多孔介質(zhì)作為提高換熱效率，強(qiáng)化

2、換熱的有效方法，對(duì)其換熱和流動(dòng)特性研究具有重要的實(shí)際意義。隨著三次采油的發(fā)展與應(yīng)用，對(duì)冪律型的聚合物溶液在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)和換熱研究己迫在眉睫。采用計(jì)算流體力學(xué)軟件(CFD)模擬冪律流體流過(guò)多孔介質(zhì)時(shí)的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)等，可以直觀的了解其內(nèi)部流場(chǎng)的形態(tài)，有效的分析其內(nèi)部的對(duì)流換熱情況，大大降低研究經(jīng)費(fèi)，縮短研究時(shí)間。本文采用Fluent商業(yè)軟件對(duì)多孔介質(zhì)復(fù)雜通道內(nèi)的流動(dòng)和耦合換熱進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證。研究了流量、冪律

3、指數(shù)、多孔介質(zhì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)(孔隙率、顆粒直徑、骨架材料)對(duì)流動(dòng)和傳熱特性的影響。計(jì)算結(jié)果表明：流動(dòng)阻力隨流量的增加而增大，隨冪律指數(shù)n的增大而減小，隨孔隙率的增大而減小。在孔隙率一定的情況下，阻力隨顆粒直徑的減小而增大；對(duì)流換熱系數(shù)隨流速和冪律指數(shù)n的增大而增大，隨孔隙率的增大而減小，隨骨架材料導(dǎo)熱系數(shù)的增大而減小。另外，本文還研究了冪律流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)時(shí)的流態(tài)區(qū)分以及綜合考慮流動(dòng)和換熱的綜合換熱效率。冪律指數(shù)n越小，流動(dòng)的臨界雷諾數(shù)