湍流擬序結(jié)構(gòu)的主動控制及強化傳熱機理.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)約能源和保護環(huán)境角度來看，發(fā)展有效的湍流控制技術(shù)對減少阻力和強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，應用數(shù)值模擬和實驗研究相結(jié)合的方法，研究了主動控制對流場傳熱和流動阻力特性的影響。 本文運用亞格子動力模型對矩形空槽

2、道流動進行了大渦模擬，獲得了流場中壓力場、溫度場、速度場、渦量場和流動結(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。 通過對計算結(jié)果的分析，確定了可能對換熱和減阻具有實際效果的六種主動控制模式；即擾動速度與流向成-30°、-45°、-90°、-135°、-150°、90°。對六種主動控制模式采用大渦模擬方法進行了數(shù)值模擬，得到了各種控制模式條件下的流動與傳熱特性，并對湍流擬序結(jié)構(gòu)與流動、傳熱特性的相互作用與影響規(guī)律進行了分析

3、。 計算結(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、溫度場，具有強化傳熱的效果，且摩擦系數(shù)下降；而-135°、-150°、90°控制模式對速度場、溫度場影響不大，雖有減阻效果，但換熱效果也會下降。就流動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