湍流度和粗糙度对椭圆柱绕流流动及传热特性的影响研究

论文摘要

椭圆柱绕流过程中的流动和传热特性受多种因素的影响,本文重点研究了来流湍流度和表面粗糙度这两个工程上常见的影响因素。首先采用数值计算的方法,分别在亚临界区（Re=105）和临界区（Re=106）两种流态区域下,选取了多组不同的来流湍流度和表面粗糙度,计算了四种不同形状椭圆柱绕流流动及传热的变化规律,四种椭圆柱短长轴之比分别为AR=0.4、0.6、0.8、1。计算时采用了基于当地变量的γ-Reθt转捩模型,此模型可以更好地预测绕流流动时边界层内层流向湍流转捩的现象。通过对数值计算结果的分析,得到了不同湍流度和粗糙度下的表面摩擦系数、边界层转捩位置、分离位置、阻力系数、局部传热及平均传热规律。主要结论如下:（1）当Re=105时,椭圆柱绕流处在亚临界区,绕流过程中出现了层流边界层分离,但未发生转捩。Re=106时,绕流处于临界区,边界层出现了层流向湍流的转捩,并有分离泡的产生。（2）在亚临界区,当来流湍流度增大时,边界层分离点向下游移动,摩擦阻力系数增大,平均传热增大。在临界区,当湍流度大于临界湍流度时会过渡到超临界区。在临界湍流度以下,边界层转捩位置、分离位置、平均传热不随湍流度变化;临界湍流度以上,随湍流度的继续增大边界层转捩位置前移,平均传热增大,分离位置不变。（3）在亚临界区,当表面粗糙度增大时,边界层分离位置不变,摩擦阻力系数有少量增加,但总阻力系数基本不变,平均传热有小幅度增长趋势。在临界区,当粗糙度大于临界粗糙度时同样会过渡到超临界区。在临界粗糙度以下,边界层转捩位置、分离位置、平均传热不随粗糙度变化;在临界粗糙度点处,边界层转捩位置前移至前驻点,摩擦阻力系数和平均传热迅速增大。当粗糙度继续增大时,转捩位置和传热不再改变。通过数值计算数据及以上分析,本文提出了在亚临界区和临界区内,努塞尔数关于湍流度和粗糙度的修正系数。此修正系数可以对不同湍流度和粗糙度下的传热经验关系式进行修正,通过对文献中的关系式进行修正,得到了较理想的结果,验证了修正系数的有效性。最后本文进行了基于热质比拟原理的萘升华传热实验,研究了亚临界区内AR=0.6的椭圆柱在两种湍流度和两种粗糙度下的传热特性,对实验数据处理后获得了特定湍流度和粗糙度下的传热经验关系式。采用湍流度和粗糙度修正系数对经验关系式进行修正,通过对比修正前后的曲线偏差量有所减小,验证了修正系数的有效性,但结果仍有一定偏差,由此分析了实验可能的误差来源。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王智慧

导师: 李庆领

关键词: 湍流度,粗糙度,椭圆柱绕流,边界层转捩,对流传热,萘升华实验

来源: 青岛科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,动力工程

单位: 青岛科技大学

分类号: TK124;O357.5

总页数: 79

文件大小: 5425K

下载量: 159

相关论文文献

• [1].激光干涉技术在粗糙度测量中的应用[J]. 机床与液压 2016(16)
• [2].治愈心灵的恐怖尖叫[J]. 当代学生 2020(Z1)
• [3].机械加工表面粗糙度的控制与实现探究[J]. 现代职业教育 2016(26)
• [4].八角垫(槽)加工与密封研究[J]. 科学中国人 2017(20)
• [5].冷轧冲压用钢粗糙度的控制[J]. 涟钢科技与管理 2015(02)
• [6].基于表面粗糙度参数的管道当量粗糙度快速评测[J]. 水利学报 2018(02)
• [7].分布式粗糙度对马赫数为4.5的平板边界层稳定性的影响[J]. 航空动力学报 2016(05)
• [8].偏工况下壁面粗糙度对泵腔内流动规律的影响[J]. 工程热物理学报 2015(09)
• [9].沙波当量粗糙度的分形特性初探[J]. 人民黄河 2014(01)
• [10].人为粗糙度强化换热技术研究概述[J]. 机械设计与制造 2011(02)
• [11].金属油气管道内壁粗糙度的测量方法[J]. 中国金属通报 2018(04)
• [12].激光精密切割圆弧和直线粗糙度差异分析与消除[J]. 中国激光 2015(03)
• [13].非均匀地表空气动力学有效粗糙度的统计特征[J]. 物理学报 2013(05)
• [14].不同加工工艺材料表面电子束改性粗糙度分析[J]. 热加工工艺 2012(16)
• [15].地形粗糙度线范围对风电场计算的影响[J]. 电力勘测设计 2012(04)
• [16].新老混凝土黏结面粗糙度评价方法综述[J]. 混凝土 2010(01)
• [17].季节因素对广州地区健康女性面部皮肤粗糙度指标的影响及校正[J]. 皮肤性病诊疗学杂志 2010(05)
• [18].材料粗糙度变化对卫星光谱红化效应的影响[J]. 空间科学学报 2020(01)
• [19].差动式彩色共聚焦粗糙度评定系统及实验研究[J]. 中国光学 2020(05)
• [20].基于神经网络的叠合面粗糙度检测方法研究[J]. 机电信息 2020(30)
• [21].预制混凝土结合面粗糙度测定技术综述[J]. 建筑技术 2018(S1)
• [22].粗糙度与破口尺寸对管道裂纹摩擦系数影响的计算研究[J]. 装备制造技术 2016(03)
• [23].毛细管粗糙度对空调器性能影响的试验研究[J]. 制冷与空调 2014(04)
• [24].光学法用于测定纸张粗糙度[J]. 中华纸业 2010(16)
• [25].粗糙度测量新标准的应用[J]. 内燃机与配件 2010(09)
• [26].不同桩侧粗糙度下桩侧阻力分析[J]. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版) 2008(01)
• [27].设定明确的粗糙度目标并实现它[J]. 现代制造 2020(Z1)
• [28].粗糙度对水滴飞溅特性的影响规律研究[J]. 空气动力学学报 2019(01)
• [29].壁面粗糙度对旋风分离器内流场影响的数值模拟[J]. 环境工程学报 2011(10)
• [30].基于3D扫描技术的现场混凝土三维粗糙度检测方法[J]. 低温建筑技术 2020(09)

标签：湍流度论文;  粗糙度论文;  椭圆柱绕流论文;  边界层转捩论文;  对流传热论文;  萘升华实验论文;