学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

气泡行为的可视化研究

作　者: 傅捷
导　师: 吴艳阳
学　校: 武汉工程大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 沸腾传热气泡形成气泡上升数值模拟实验研究
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 141次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在石油化工等工业生产过程中广泛的存在着传热的问题，随着全球能源危机的爆发，如何提高传热效率成为人们日益关注的问题。其中，EHD沸腾强化传热正是提高传热效率的方法之一，而研究气泡的生成、生长、脱离、上升和气泡在流体中如何运动等行为是研究EHD沸腾强化传热的基础。如果能够发现影响气泡的生成、生长、脱离、上升过程因素并加以精确的描述，对分析研究EHD沸腾强化传热，提高传热效率有着重要的意义。本文通过气泡可视化实验装置，分析了气泡周围环境对气泡的形成和上升过程的影响，并且运用数值模拟分析沸腾传热过程中何时产生的单个孤立的气泡。其主要工作如下：（1）通过划分网格、定义边界条件、选择合适的控制方程，建立水箱沸腾加热的模型，结合速度分布图、蒸汽体积比例分布图、压力分布图和温度分布图，分析沸腾传热过程中何时产生的气泡更易于对单个孤立的气泡进行研究。（2）设计并安装气泡可视化实验装置，通过高速摄像机观察气泡在形成阶段和上升阶段的行为，分析了支柱高度、孔径和电压对气泡长径比、脱离体积、脱离频率和上升速度的影响。当支柱高度一定时，随着电压U增大，气泡的长径比和脱离频率增大，而气泡脱离时的体积减小。当电压相同的时候，注入气泡的孔径越小，气泡的长径比和脱离频率越大，而气泡脱离时的体积越小；当孔径一定时，随着电压U增大，气泡的长径比和脱离频率增大，而气泡脱离时的体积减小。当电压相同的时候，支柱高度越高，气泡脱离时的体积和脱离频率都会变大，而气泡的长径比会变小。在气泡的上升阶段，由于气泡的体积变化的情况不规律，本文只研究了气泡上升阶段的上升速度，在气泡的上升阶段，随着电压U增大，气泡上升的速度也相应增大。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第1章绪论  10-22
  1.1 课题研究意义  10-11
  1.2 课题研究背景  11-15
  1.3 气泡行为的研究方法和现状  15-19
    1.3.1 理论分析  15-17
    1.3.2 实验观察  17-18
    1.3.3 数值模拟  18-19
  1.4 本文研究的主要内容  19-20
  1.5 论文组织结构  20-22
第2章气泡数值模拟工具和仿真原理  22-32
  2.1 气泡建模工具  23-27
    2.1.1 FLUENT 软件介绍  23-24
    2.1.2 FLUENT 软件包的组成  24-25
    2.1.3 FLUENT 运用的基本方程  25-27
  2.2 FLUENT 软件的求解过程  27
  2.3 FLUENT 解决问题需要考虑的问题  27-28
  2.4 多相流模型的种类  28-30
    2.4.1 混合模型的概要  29-30
  2.5 本章小结  30-32
第3章水箱沸腾加热过程的数值模拟  32-40
  3.1 水箱沸腾加热模型的建立  32-33
  3.2 控制方程  33
  3.3 边界条件  33-34
  3.4 计算结果与分析  34-37
  3.5 计算结果验证  37-38
  3.6 本章小结  38-40
第4章电场作用下气泡行为的实验研究  40-66
  4.1 实验目的  40
  4.2 气泡力学基础  40-42
    4.2.1 只受到浮力和表面张力的情形  40-41
    4.2.2 同时受到浮力、阻力、表面张力和惯性力的情形  41-42
    4.2.3 作用在气泡上的电场力  42
  4.3 实验装置  42-44
  4.4 实验步骤  44-45
  4.5 实验结果  45-51
    4.5.1 电场作用下气泡的形态  45
    4.5.2 气泡形成阶段的生长过程  45-46
    4.5.3 形成阶段支柱高度为 140MM 时的气泡行为  46-48
    4.5.4 形成阶段支柱高度为 100MM 时的气泡行为  48-49
    4.5.5 形成阶段支柱高度为 80MM 时的气泡行为  49-51
  4.6 气泡上升阶段的生长过程  51-52
  4.7 气泡形成阶段的实验结果分析  52-61
    4.7.1 支柱高度一定时电场对气泡长径比的影响  52-54
    4.7.2 支柱高度一定时电场对气泡体积的影响  54-55
    4.7.3 支柱高度一定时电场对气泡脱离频率的影响  55-57
    4.7.4 孔径一定时电场对气泡长径比的影响  57-58
    4.7.5 孔径一定时电场对气泡体积的影响  58-60
    4.7.6 孔径一定时电场对气泡脱离频率的影响  60-61
  4.8 气泡上升阶段的实验结果分析  61-63
  4.9 本章小结  63-66
第5章总结与展望  66-68
  5.1 总结  66-67
  5.2 展望  67-68
参考文献  68-74
攻读学位期间发表的论文  74-76
项目资助  76-78
致谢  78

气泡行为的可视化研究

内容摘要

全文目录

相似论文