一、圆管分层层流的流动规律（论文文献综述）
周芮[1]（2021）在《管内饱和液氮-氮蒸汽流型转变条件及演变特性研究》文中提出低温气液两相流广泛存在于快速发展的空分、航天（液氢液氧推进火箭）以及液化天然气等低温流体设备中。两相之间的动量交换导致相界面结构的动态演变,甚至触发流型转变。与此同时压降,相间传热、传质特性也相应改变。不同于单相流,两相流在管道内难以建立稳定流动。另外,相比于水等室温流体,低温液体表面张力和粘性往往要小1个数量级,液气密度比也更小。这些物性差异导致了不同的相界面不稳定触发条件及演变特性,流型时空形态及气液间质量、动量和能量交换也更加复杂。目前,针对低温气液两相流流型转变条件以及演变规律的报道较少,无法充分地为低温两相流设备设计提供可靠的流型判据以及相应的流动、传热传质计算模型。针对这一现状,为深入揭示低温两相流流型转变临界条件及其波动特性,本文以饱和液氮（LN2）-氮蒸汽（VN2）为研究对象,开展了界面稳定性理论、两相流动数值模拟及可视化实验研究:1、基于有粘Kelvin-Helmholtz不稳定理论（VKHI）,发展分层流向分层流+涟波和分层流+滚动波流型转变的理论预测方法,并获得了触发流型转变临界波长的无量纲关联式。对于界面相对稳定光滑的气液两相流,随着相对速度逐渐增大,界面上依次出现涟波和滚动波等不稳定现象。Kelvin-Helmholtz不稳定理论常用于求解界面不稳定的临界气速。常压下,饱和液氮粘度约为0.00016 Pa?s,有理论研究表明当粘度小于0.1 Pa?s时,更应该在界面稳定性计算中考虑粘性作用。基于VKHI理论,分析了常温条件下的流型实验数据,获得触发流型转变临界波长的无量纲关联式。发展的理论预测模型可以预测常温、低温条件下,分层流向分层流+涟波和分层流+滚动波的转变。2、基于Two-Fluid Model（TFM）的双曲性,假设分层流向段塞流转变是由孤立波触发,发展了分层流向段塞流转变的理论预测模型。气液两相流的TFM为二阶偏微分方程组,系数矩阵特征值的求解演变为双曲型方程的求解。当特征值变为虚数,称之为发生双曲性破裂（hyperbolicity breaking）。此时界面波的信息无法在流场内正常传递,被认为是物理上流型的转变点。因此TFM的双曲性建立起流型转变这一物理现象与数学上双曲型方程求解的桥梁。分层流向段塞流的转变不同于分层流向分层流+涟波和分层流+滚动波的转变,后两种是由扰动波直接引起的界面不稳定,而分层流向段塞流的转变机理至今未达成共识。众多实验研究表明它不是由扰动波直接引起的流型转变,因此引入孤立波诱导的假设。通过与常温、低温条件下的实验数据进行对比,验证了当管径D>9 mm时,发展的理论模型能够预测分层流向段塞流转变。3、基于欧拉-欧拉模型,构建包含LN2-VN2-液滴三相的非稳态流数值模型,阐明流型转变过程波动特性和液滴夹带机理。在多相流欧拉-欧拉模型的框架下,考虑液膜、气体和液滴三种相,基于计算相间拖曳力的代数界面面积密度模型,发展了液滴夹带模型。通过与实验结果对比,证实构建的数值框架能够捕捉流型转变过程中的波动特性。发现“丝带破裂”是分层流+滚动波和伪段塞流中液滴生成的主要方式,而在分层流+涟波中未能观察到液滴生成。另外,通过对比水-空气和LN2-VN2的流动特性,发现在相同的表观液速下,液滴更容易在LN2-VN2中生成（表观气体速度更小）。4、展开以LN2-VN2为工质的可视化实验研究,验证理论和数值结果。基于LN2-VN2可视化实验平台,获得了水平管内,D=12 mm、15 mm和20mm时;倾斜角为3.5°和6°,D=15 mm时,一共五种工况下的两相流型图,丰富了低温条件下的实验数据。在LN2-VN2的流型图中,无法观察到完整的段塞流,这是因为液氮相比于水有更小的表面张力和粘性。段塞周边不断有“丝带”和液滴生成,形成伪段塞流。涟波的振幅相对于滚动波更小,具有更明显的周期性和规律性。在研究的几何参数范围内,倾角和管径对流型转变的影响显着。随着倾角增大或者管径减小,在相同表观液速的条件下,转变需要的表观气速更小。
唐苇羽[2]（2021）在《水平强化管内制冷剂冷凝与沸腾热力特性实验与数值模拟研究》文中提出强化传热在工业和学术界一直备受关注,环保及能效标准的提高对强化传热技术的效率与可靠性提出了更大的挑战。在制冷和电子散热领域,相变传热是一种广泛应用的热管理手段。目前微/多尺度复合强化表面在相变过程中的热力特性及其作用机理还不清晰,而这对不同结构的性能预测与进一步优化至关重要。本文对常规通道内,多种单一和复合强化换热方式的对流冷凝和流动沸腾换热-阻力特性开展实验探究,得到其换热机理;然后采用数值模拟以及数据统计方法探究表面结构对内螺纹管内热力特性的影响,并预测其随工况的变化规律。实验结果表明在对流冷凝换热方面,人字沟槽/涟漪纹强化管在测试工况下均具有最高的冷凝换热系数,可达相同工况下光滑管对应值的1.4–1.74倍。这是由于人字沟槽结构能够有效减薄沟槽交汇处的液膜厚度,而涟漪纹结构会促进流体湍动并降低突起顶部液膜导热热阻。变干度工况下的测试结果表明,在较低质量流速下光管内的换热主要由管顶部的膜状冷凝换热主导,因此换热系数随着干度变化缓慢;而在较高质量流速和干度下,对流冷凝换热作用愈发突出,换热情况则随之逐渐改善。在这两种强化管内,冷凝换热则在整个测试范围都与质量流速呈明显正相关,尤其是人字沟槽/涟漪纹管,这得益于强化结构对对流换热的显着强化作用。本文引入三维表面的面积扩展因子,提出新的换热关联式,该模型能够准确预测复合强化管换热特性。在摩擦压降方面,人字沟槽/涟漪纹强化管的摩擦压降强化倍率可达1.30–1.63;沟槽深度或涟漪纹高度与管径比值被简化为粗糙度考虑,并被嵌入到摩擦系数计算中。验证结果表明,通过该方式,所有数据点的预测偏差均在±20%偏差范围内。流动沸腾换热方面,大干度区间下随着质量流速和热流密度的增加,强化管的换热强化倍率逐渐增加;在质量流速小于120 kg/（m2s）时,人字沟槽/涟漪纹管的换热性能最优;而在质量流速大于120 kg/（m2s）时,人字沟槽/微细粗糙管的换热性能则迅速上升。在较低质量流速下,壁面浸润不充分导致周向换热不均,上下壁温差与管内流型分布间存在强相关;光管内的流型预测分布图与壁温差和换热系数变化规律吻合较好。随着干度上升,光滑管和人字沟槽/微细粗糙管内换热系数先迅速下降而后趋于平缓,管顶部在该区间内的换热系数明显低于管底部;而在较高质量流速下,人字沟槽/涟漪纹管内换热系数随干度呈现“V”形转折,结合壁温差可得在转折点附近管顶部换热明显改善,顶部与底部壁温差值趋近于零,这是由于表面强化结构使得表面充分浸润,进而导致波状流/环形流提前转变。在此基础上,本文考虑表面结构的影响修饰壁面浸润角,分别提出适用于光滑管和复合强化管的换热关联式。采用数值计算方法开展小管径内螺纹管内环状冷凝换热特性的研究,结果表明换热系数与干度和质量流速呈正相关,而随着饱和温度的上升下降。在相同工况下,齿顶角较小的内螺纹管内齿间空间更大,对应管内等效液膜厚度更小,因此在高干度下其具有较高的换热系数且换热系数随干度增加增幅较大;而较大的齿高不仅能带来较高的面积扩展比,还可减薄齿尖附近的液膜,增加流体气相和液膜核心区域湍流粘度,因此其齿尖附近局部换热系数远大于齿高较小的内螺纹管。在环形流换热区域内,在离心力作用下管壁四周液膜厚度分布较为均匀。冷凝换热中相变传质仅发生在相界面附近,其中在齿顶附近传质最剧烈。相应地,齿顶区域换热系数在完全环状流中要远大于齿底部分。而在内螺纹管流动沸腾换热-阻力预测方面,经对比评估后发现现存关联式都无法在较宽管径范围内对多种环保工质的热力特性得到满意的预测效果。在考虑不同尺寸通道内质量流速和热流密度等参数的影响差异后,临界齿根直径与等效热流密度被引入到新换热关联式中。新换热模型对数据集具有最佳预测能力,平均绝对偏差仅为18.2%,且在不同来源数据点对比中均能较好刻画各参数作用。现存摩擦压降关联式被修饰以正确反应局部区域干度的影响,得到的关联式预测性能大大于其他现存模型。最后为验证上述两个关联式,通过实验得到多根不同参数情况下,微翅片管内换热-阻力特性的相关数据并进行对比,结果表明所有测试点的预测偏差均在±30%范围内。
浦航[3]（2020）在《细通道内超临界压力RP-3对流传热特性与机理研究》文中研究表明利用机载碳氢燃料作为冷却剂的各类主动冷却技术方案是实现航空燃气涡轮发动机和超燃冲压发动机有效热防护的最佳途径。冷却过程中燃料在超临界压力下流经细尺度通道（dh<3 mm）进行换热,拟临界温度（Tpc）附近流体热物性剧烈的非线性变化将显着影响其流动传热规律。充分认识超临界压力碳氢燃料的流动传热特性与机理、实现主动冷却过程中传热系数的准确预测对于主动冷却技术的成功应用具有重要意义。本文采用实验研究与数值计算相结合的方法,以细通道内超临界压力碳氢燃料的流动传热过程为研究对象,开展了相关研究。通过搭建超临界压力碳氢燃料流动传热实验系统针对超临界压力RP-3航空煤油在竖直圆管（din=1-2 mm）内的对流传热特性开展了实验研究,分别探究了高、低质量流率下热流密度、压力及流动方向对传热特性的影响规律。研究发现:高质量流率下,浮升力和热加速作用对传热的影响均可忽略,传热规律主要受热物性变化影响;当主流温度接近Tpc时发生传热强化,强化程度随热流密度增加或压力升高而减弱。低质量流率下,热加速作用可忽略,传热规律受浮升力作用和热物性变化共同影响;竖直向上流中入口段出现传热恶化,恶化程度随热流密度增加而加剧,随压力升高先加剧后减轻。低运行压力下,内壁温在超过Tpc后发生了第二次传热恶化。针对高、低质量流率两种情况,分别建立了考虑热物性变化和浮升力影响的竖直圆管内超临界压力RP-3对流传热关联式。自主开发了基于OpenFOAM的超临界压力流动传热数值计算程序,针对超临界压力RP-3航空煤油和正癸烷在竖直圆管（din=1-2 mm）内的对流传热机理开展了数值研究。考察了多种湍流模型在入口效应、强变物性及浮升力作用工况中的准确程度,发现不同近壁处理和湍流热流封闭方式对传热的预测存在较大差异,其中MK-HNT k-ε-kr-εl模型计算结果与实验数据符合最佳。根据该模型计算得到的热-流场信息对不同传热现象的形成机理进行了阐述:高qw/G条件下,入口段传热恶化可归因于近壁区导热底层厚度的增加。在拟临界温度附近（Tb<Tpc<Tw）,当流体比热峰值由壁面移动至过渡层内（5<y+<30）时,湍流热流急剧增大导致了传热强化。过渡层内径向密度梯度所引起的浮升力作用导致湍流边界层层流化,削弱湍流热流的生成并引发了传热恶化;传热恶化段下游换热能力的恢复可归因于过渡层内流体比热的增大以及湍流边界层进一步变形后湍流切应力的增加。针对超临界压力RP-3航空煤油在水平矩形通道（dh=2 mm）内的流动传热特性开展了实验研究,测定了不同压力下跨临界温度范围内的绝热摩擦系数,探究了不同运行条件下自然对流和热物性变化对层流-过渡区传热的影响规律。研究发现:矩形通道内的转捩Reynolds数区间为1700-3200,层流区绝热摩擦系数略高于Shah-London关联式及Troniewski-Ulbrich关联式的计算值,Kandlikar关联式能够较好地预测表面粗糙度对于湍流区绝热摩擦系数的影响。浮升力引起的二次流导致通道周向壁温存在显着差异。在层流区,浮升力作用加强了流体混合并增强传热;在过渡区,浮升力和热物性变化共同影响传热,针对层流和过渡区分别建立了考虑浮升力影响和热物性变化的矩形通道内超临界压力RP-3对流传热关联式。自主开发了超临界压力碳氢燃料-固壁共轭传热数值计算程序,针对单侧受热矩形通道内超临界压力RP-3航空煤油的流动换热规律与机理开展了数值研究。研究发现:单侧受热矩形通道内超临界压力RP-3航空煤油二次流与传热间存在复杂的相互影响机制。流体受热后通道截面内形成的密度梯度导致二次流形态沿流动方向发生了较大变化。二次流的发展亦反作用于传热:在受热壁面中心处,二次流驱使高温流体朝向远离壁面的方向运动,热边界层厚度显着增加,湍流热扩散系数减小,发生传热恶化;在上壁面附近,二次流携带主流区低温流体朝向通道拐角移动,其冲刷位置处热边界层厚度减小,湍流热扩散系数增大,局部传热增强。在冷却用燃料总量一定的限制条件下,随着通道高宽比的增加,经侧壁面传递的热量占比增加,经上壁面传递的热量占比减小;通道内的二次流强度减弱,热分层现象更加严重。随着固壁导热系数的增加,经各壁面传递的热量占比差异减小,壁面热流、温度分布及燃料热沉利用更加均匀;进入加热段后二次流的空间分布仍较为对称且强度减弱。
张人之[4]（2020）在《海底管线气水两相流流动特性仿真与实验研究》文中研究表明由于人类对能源的需求日益增长,化石能源依然作为最主要的能源形式被人类大量开采使用,而陆地上的化石能源已不足以满足人类的需求,海底能源的开采越来越受到重视,石油和天然气是重点的开采对象。海底油田的结构复杂,生产条件更为严苛,所以水下安全生产是重中之重。一般来说,海底油田的结构分为含水层、天然气盖、和含油层,本身以多相的形式存在于海底油田中。由于油田本身温度高,海底的温度低,而从海底到海面的输油过程中,海水的温度是逐渐升高的,所以温度变化比较剧烈。在这种环境下,管内相变的发生不可避免,这就对多相流流动保障发起了很大的挑战。由于两相流的流型会对管路中的流场产生影响,流场中速度、压力等参数的变化会对导致流动安全等问题产生,对流型的预测及其带来的影响是本文主要的研究方向。本文采用实验与仿真相结合的方法,利用大连海事大学多相流实验室,以空气和水模拟管道中的流动介质,对不同含水率下管内的流型进行研究。再使用CFD软件通过计算机数值模拟,对两相流动进行仿真。实验内容为在保持空气体积流量不变的情况下,增加水体积流量改变含水率,观察不同含水率直观流型的变化,监测不同流型下各相流动参数并对速度场以及影响流型变化的因素进行分析。仿真部分本文利用FLUENT,以各相实验参数作为仿真输入量进行数值计算得出计算结果与实验得出的结论进行对比。研究发现在完全湍流的情况下,流体总流量和含水率的变化会对流型产生比较大的影响且实验结果与仿真结果接近相符度较高。最终得出以下结论:（1）当含水率较低时管内流型为分层流动,气相和水相有明显的分界面,且分界面为波浪状。随着含水率的提高,管内出现了间歇性的,长度较短的液塞。随着水体积分数的逐渐增多,液塞的长度会随之增加,形成典型段塞流。当含水率继续上升,流型从段塞流逐渐过渡到分散气泡流,各个流型的速度场也随流型的变化发生改变。（2）当气水存在明显分界面时,两相实际流速不同空气实际流速要高于水的实际流速,产生滑移比,同时发现含水率越高,气水滑移比越低。（3）不同流型沿流道的速度波动情况不同,其中段塞流造成的速度波动较为剧烈。当流型为波状分层流与气泡流时,管内的速度变化较为平稳波动较小。本文对流型变化的研究对流型控制和识别提出了建议,并且为实验室后期建设以及相关研究提供了实验案例和理论基础。
廉璐[5]（2020）在《尿素浆体流动换热和蓄冷特性研究》文中认为蓄冷空调系统利用相变储能技术,可以对电力负荷实施移峰填谷,提高系统能源利用率,缓解用电紧张局面。其中,相变蓄冷浆体兼具良好的流动性与高蓄冷密度,既可作蓄冷材料又可充当载冷剂进行冷量传输,减少了系统制冷剂充注量,提高了系统运行效率。目前,一种新型的浆体蓄冷材料—尿素浆体因相变温度适宜、蓄冷/载冷能力大、成本低廉引起人们的关注,但是关于其蓄冷及流动换热特性研究较少,基础数据不足。本文依据尿素水溶液相图,制备了相变温度为5℃～12℃的尿素浆体,对其流动换热特性及蓄冷性能进行了实验研究。作为尿素浆体特性的研究基础,首先,对尿素水溶液的热物性及结晶特性进行了实验研究,其中热物性参数包括相变温度、有效相变潜热、密度、运动粘度等。结果显示,质量浓度为43 wt.%～48 wt.%的尿素溶液的相变温度为5℃～12℃,有效相变潜热为213.7 k J/kg～223.2 k J/kg。当溶液质量浓度大于32.5 wt.%时,液相线处,尿素溶液的密度随浓度增加而增大,运动粘度随浓度增加而减小。随后,搭建了尿素浆体流动测试段,并分析了雷诺数Re、浆体质量分数Xu、管径Din对浆体流动特性的影响。尿素浆体的流动压降随Re、Xu的增加而增大,随Din的增加而减小。在分析浆体的非牛顿流体特性时,引入管道摩擦系数l,其中l/l0均大于1。在低Re、高Xu工况下,l/l0较大,远远偏离牛顿流体特性。采用幂律模型对尿素浆体的剪切应力与剪切速率进行对数拟合,其中流动特征指数n>1,尿素浆体呈涨塑型流体特征。在不同工况下,n随Xu增大而减小,稠度系数K’随Xu增大而增大。通常情况下,管径增大时,n值增大,K’值减小。引入修正雷诺数Re MR及幂律型流体摩擦系数的经验关联式,由l和ReMR的拟合结果可知,尿素浆体在6 mm、8 mm管内的转折雷诺数分别为2000～2300、1800～2200。最后,对尿素浆体在6 mm水平铜管内的换热特性进行了实验研究,并分析了热流密度q、Re、Xu对浆体局部换热系数hlocal以及努塞尔数比Nuexp/Nu0的影响。其中hlocal沿管流方向先减小后缓慢增大,并随着Xu、q、Re增加而增大。引入Nuexp/Nu0,当Re为2000时,Nuexp/Nu0较大,随Xu变化明显;Re为6000时,Nuexp/Nu0接近1,随Xu变化较小。综上所述,尿素浆体具有过冷度小、相变温度适宜、蓄冷密度高、成本低廉、流动换热性好等优势,在蓄冷空调领域具有广阔的应用前景。
孙志传[6]（2020）在《水平涟漪纹管三维强化表面的换热机理及流动可视化研究》文中研究说明自上世纪七十年代初以来,重大环境问题的相继出现和能源供需矛盾的日益凸显,迫使世界各国采取严格的资源管理制度以解决能源利用效率不高和过度消耗等问题。然而,能效增长速率的降低和能源需求的稳定增长已经成为全球能源行业面临的重大挑战。目前,延伸表面是商业换热器设计所采用的主流强化传热技术,被用于提升换热器的换热性能并减小设备占地面积。作为最近兴起的三维表面强化换热管,涟漪纹管因其生产制造、日常运营和故障维修成本低廉且管道内部压损相对较低,展现出了优越的经济效益。其中,具有蛇鳞纹阻垢表面基底的新型涟漪纹管（1EHT管）具备更加广阔的发展前景。本文首先对现阶段表面强化换热管的研究进行综述,同时简要总结管内流动可视化的研究工作,并对当前涟漪纹管研究领域的不足之处展开讨论,随后对水平管内饱和对流换热高精度测试系统及其配套的流型可视化实验装置做出介绍。1EHT型涟漪纹管的复合表面结构通过非接触式光学轮廓仪进行测绘,由于涟漪纹管具有三维双侧强化表面,因而需要采用Wilson图解法测定测试管外环形通道内的水侧单相换热系数。测试管的内表面换热系数和主要实验参数的不确定度分别通过传热热阻模型和Moffat误差传递理论计算得到,实验台的热平衡分析和测试段的单相换热系数验证也先后被阐述。本文测试了外径为12.70 mm的光滑铜管和两根1EHTa型涟漪纹管的管内两相换热系数,换热工质为制冷剂R410A,流动沸腾和强迫对流冷凝的饱和温度分别为6℃和45℃。换热系数曲线随质量干度和质量流速变化,数据点对应的流型图像通过高速相机记录,并采用螺纹柱阴影示波法和条纹对比法识别管内流型。本文也介绍了水平管内对流冷凝和流动沸腾换热的主要流型,并使用Xtt-JG坐标图绘制每根测试管的两相流型图,进而阐述水平测试管内两相流型与实验换热系数之间的关联,同时从换热机理上讨论1EHTa型涟漪纹管内表面结构对饱和对流流型变化的影响,最终揭示新型涟漪纹管表面结构的强化换热机理。本文研究中使用MATLAB软件建立计算机脚本,对流型图像进行二值化处理以提取液面轮廓,结合圆管内气液两相分层流动模型,计算出了对应工况下的管内截面含气率,并将实验值与三个经典模型给出的预测值进行对比,从而提出全工况下适用于两根1EHTa型涟漪纹管的截面含气率预测模型。随后根据新型涟漪纹管的两相流型图提出相应的流型转变公式,最终建立适用于两根1EHTa型涟漪纹管管内对流冷凝和流动沸腾的换热系数预测模型。针对测试管进出口干度分别为0.2/0.8和0.8/0.2的大干度变化工况,通过实验详细研究了换热工质、管壁材质、运行参数和几何参数对1EHT型涟漪纹管内两相换热系数和摩擦压降的影响,并结合流型图对各实验变量的影响规律做出总结,为本领域的研究人员在研究其它类型的表面强化换热管时提供经验借鉴。
李晓龙[7]（2019）在《固-液界面相互作用对微尺度流动与传热影响规律的研究》文中指出随着科技的进步,研究对象微型化成为当今自然科学和工程技术发展的一个重要趋势。微尺度流动和传热有着不同于常规尺度的特殊规律,微流动系统等的发展和应用对微尺度流动和传热规律的研究提出了迫切需求。本文以微推进等微型系统中的流动和传热问题为切入点,以固-液界面相互作用机理及其影响规律为研究重点,采用理论分析、数值模拟及实验研究相结合的方法对其进行了较为系统的研究。论文主要研究内容包括:针对近壁面区液体表观粘性进行了理论分析。基于分子间相互作用理论和物理界面界面层模型润湿理论,建立了近壁面区液体表观粘性系数模型。由模型可知,受固-液分子间相互作用的影响,亲水性壁面附近液体粘性大于液体体相区粘性,疏水性壁面附近液体粘性则较小,固-液分子间相互作用越强,则界面润湿性越强,近壁面区液体表观粘性与体相区粘性间的差值越大,同时液体表观粘性随着离开壁面距离的增加而变化。针对微通道中液体层流流动进行了理论分析和数值模拟。基于近壁面区液体表观粘性系数模型,对描述流动的经典N-S方程进行了改进。在此基础上分析了固-液相互作用强弱、通道尺寸对微尺度流动特性的影响。分析得出:亲水性微通道中流动阻力大于传统理论值,疏水性微通道中流动阻力小于传统理论值,同时流动的泊肃叶数不再是一个定值,与界面润湿性和通道特征尺寸有关。考虑固-液相互作用时微通道中流动特性与传统理论间的偏离随着润湿性的增强而变大,随着通道特征尺寸的增大而减小,当尺寸达到一定值后可忽略固-液相互作用对流动的影响。针对微通道中液体单相对流换热特性进行了理论分析和数值模拟。基于近壁面区液体表观粘性系数模型,对圆管内对流换热模型进行了改进。在此基础上分析了固-液相互作用强弱、通道特征尺寸等对微尺度对流换热特性的影响。分析表明微尺度对流换热的平均Nu数不再是一个常数,随着固-液分子间相互作用的增强而减小,当微通道表面为亲水性时,Nu数小于传统理论值,当微通道表面为疏水性时,Nu数大于传统理论值。固-液分子间相互作用对微尺度对流传热特性的影响随着管径的增加而逐渐减弱。针对微通道中液体流动和换热特性进行了实验研究。建立了微尺度流动与换热实验系统,实验研究了润湿性强弱、通道特征尺寸对液体流动与换热特性的影响。流动实验结果表明微通道中液体流动阻力比传统理论值大,流动的泊肃叶数大于传统理论值并且不再是一个定值,随着雷诺数的变大而减小,同时实验结果与传统理论值间的偏离与固-液界面润湿性强弱和通道特征尺寸有关,润湿性越强,偏离量越大,而通道特征尺寸越大,偏离量越小,这与理论分析结果一致;利用实验数据对提出的表观粘性系数模型进行验证,利用该模型修正后的质量流量理论值与实验结果有较好的吻合度,从而验证了本文提出的表观粘性系数模型的有效性;单相对流换热实验结果表明微通道中层流态热充分发展段的平均Nu数明显小于传统理论值,且不再是一个定值,而是随着雷诺数的增加而增大,当通道尺寸一定时,Nu数随着流动速度的增加的增大,当通道特征尺寸增大时,Nu数明显变大,即流动状态和通道特征尺寸是影响微通道中对流换热强弱的重要因素。针对微通道几何特征对流动特性的影响进行了数值模拟与实验研究。首先通过数值模拟方法分析了矩形通道宽高比、等腰三角形通道顶角角度和等腰梯形通道参数对流动特性的影响。发现矩形微通道宽高比越大,流动阻力阻力越大,润湿性对流动的影响也越大,润湿性对三角形微通道中流动的影响随顶角角度变化的幅度非常小,润湿性梯形通道中流动的影响随上边角角度的增大而减弱。其次开展了两种材质（石英玻璃和钢）微圆管中的流动实验,分析了表面粗糙度对微尺度流动特性的影响。实验结果表明微圆管中的流动摩擦阻力随着雷诺数的增加而增加,同时粗糙表面会导致流动阻力变大,随着管径的增加,表面粗糙度与管径的比值变小,表面粗糙度对流动的影响逐渐减弱,在实验中没有发现提前转捩现象。
齐超[8]（2019）在《氮及氖在管内冷凝的流动换热特性研究》文中指出低温工质的流动冷凝广泛存在于空分工业、液化天然气工业、以及应用于电子散热、生物医疗以及航天探测等低温两相热控系统之中,其流动、换热特性直接影响着设备的效能和安全运行。本文对氮和氖两种低温流体在管内的流动冷凝展开了实验和理论研究。论文主要工作有以下几部分:低温工质管内流动冷凝流型的实验和模拟研究。开展了氮在4mm、2mm和1mm水平圆管内流动冷凝的可视化实验。结合可视化实验结果和低温工质的物性特征,在Breber流型图基础上,修正提出了适用于低温工质的两相流型图。为了进一步探寻氖工质流动冷凝中的主要流型和相界面分布特征,开展了氮和氖在水平圆管内的流动冷凝的CFD模拟研究,并通过氮工质模拟结果与可视化实验结果的比较验证了模拟的可靠性。氖工质的模拟结果表明,大流量时的主要流型为环状流,小流量时主要流型为分层流,这与修正的流型图的预测结果吻合较好。氮工质管内流动冷凝的换热、压降特性实验研究。测量了饱和温度为104K的氮在4mm、2mm和1mm水平圆管内的流动冷凝换热系数和两相压降。结果表明,换热系数和压降随着流量、干度增加而增加,随着管径、饱和参数增加而减小。将实验结果与流动冷凝换热、压降计算关联式比较发现,Shah换热系数计算关联式与Friedel压降计算关联式与实验结果吻合较好。结合低温工质物性特征,提出了修正的Shah关联式和Friedel关联式。氖工质管内流动冷凝的换热、压降特性实验研究。测量了饱和温度为37.5K的氖在2mm和1mm水平圆管内的流动冷凝换热系数和两相压降,分析了入口参数和边界条件对换热、压降特性的影响。结合实验结果对经典的换热、压降关联式以及本文基于氮工质实验提出的修正的关联式进行了评估。基于低温工质管内流动冷凝流型的实验和模拟研究,确定环状流和分层流是本文实验工况下的主要流型。建立了基于流型的分布参数模型,即:环状冷凝模型和分层流冷凝模型。环状冷凝模型假设液膜沿圆周均匀分布,考虑了相间剪切力的作用,结合常、低温实验验证了模型的准确性,通过环状冷凝模型分析了工质、管径、流量、饱和参数等对液膜厚度、液膜速度、换热系数以及摩擦压降等流动换热特性的影响。建立了分层流冷凝模型,假设管道截面的相界面为一段圆弧。截面的总能量由重力势能和表面能构成,通过最小能量准则计算相界面的具体位置和形状。在相界面计算的基础上,分别针对分层流中的薄液膜区和液池区建立了换热计算模型,并结合常、低温实验验证了分层流冷凝模型的准确性。最后通过分层流冷凝模型讨论了工质、管径、流量、饱和参数等对界面形状、薄液膜区和液池区的换热系数以及截面平均换热系数的影响。
赵恺[9]（2019）在《浅水圆管射流特性数值研究》文中研究指明潜艇等水下航行体在操纵运动过程中对环境流体的扰动作用相当于将动量传递给环境流体,因此水下航行体对背景流体的力学效应可以等效于某种水下动量源。在海洋环境的作用下,这种水下动量源的作用有可能激发大尺度的漩涡结构,同时具备较高的概率可被海洋遥感卫星搭载的合成孔径雷达等高精度探测仪器所捕获追踪。与这种动量源相关的研究,对水下航行体非声物理场探测和感知具有重要的学术价值和潜在的军事意义。有鉴于此,本论文采用数值的方法,利用圆管潜射流模拟水下动量源,针对水下动量源大尺度相干涡结构的演化和水面表征问题进行了研究。针对层流射流的情况,本文通过直接数值模拟的方法对有限水深层流射流形成大尺度相干涡结构进行了研究。结果表明,由于上下边界的存在,射流结构出现坍塌效应和螺旋上升形态,主流动轴向速度分布不再关于中心轴对称,而仅在水平断面上保持轴对称,这与无界射流的情况相差较大。同时,z=0平面和自由表面流场具有较高的相关性,这表明大尺度涡的流动显示出很强的二维流动特性。进一步对上述两个平面的涡量场进行分析,发现流场的平均涡量与时间幂次成正比关系,并且在不同雷诺数工况下平均涡量在发展阶段和衰减阶段的演化规律是基本不变的。针对湍射流的情况,利用RANS方法对有限水深湍射流过程进行数值模拟,利用LES方法对射流停止后偶极子涡的演化过程进行了数值模拟,研究并分析了偶极子涡结构的演化规律及自由表面流场的动量和动能演化特征。结果表明这种流动结构主要由以下四种形态构成,分别为具有显着三维形态的深水特征、具有较强三维形态且伴随一定二维成分的过渡特征、三维形态较弱的准二维偶极子涡形态的浅水特征以及三维形态几乎消失的准二维偶极子涡极浅水特征。对四种不同特征,基于Q判据原理,研究了其各自水平断面和垂向断面的涡核随时间演化特性。对z=0平面和自由表面的动能和动量进行了积分计算,得到不同条件下动能和动量随时间变化的规律,结合涡核的演化对动能和动量的变化趋势给出了解释。研究表明,射流结束后,不同条件下z=0平面和自由表面动能演化的衰减速度随水深约束参数的增大而减小,而自由面的动量在整体上是衰减的,但会出现幅值“跳跃”变化的情况,这与射流演化在垂向卷曲诱导的x负方向流动有关。
江文龙[10]（2019）在《深水无隔水管钻井水力计算模型研究》文中认为全球深水区存在着巨大的油气资源已是公认的事实。目前,深水钻井采用的常规隔水管钻井技术在井筒压力控制等方面存在着很大挑战,严重限制了深水油气资源的勘探开发进程。无隔水管钻井技术通过控制海底泵入口压力与海水静压相当,模拟双梯度效应,避免了常规隔水管钻井中隔水管中的压耗也作用于井底,从而可减小井底压力,有利于深水窄密度窗口地层安全钻进。同时,无隔水管钻井还可通过调节海底泵泵速对井底压力进行有效控制,因此在深水钻井中存在着一些明显优势。但目前有关无隔水管钻井的水力学基础理论还不够完善,需要进一步加以研究。对井底压力的准确计算需要更为准确的环空压耗计算模型。传统环空压耗计算模型略去了核隙比的高阶小量,这在流量较大或钻井液屈服值较小时具有较高的精度,但当流量较小或钻井液屈服值较大时则存在较大误差。建立了平板通用流量方程,通过与环空通用流量方程进行等价类比,得到了保证流量和压耗都相等的平板几何条件,并推导了不同流变模型的平板通用流量方程的具体形式。由于平板通用流量方程没有略去核隙比,因此较传统环空压耗计算模型更为准确。建立了无隔水管钻井U型管效应的微元分析法和整体分析法计算模型。微元分析法从流体微元受力出发分别推导了钻柱内和环空流体的运动微分方程,考虑一元流动可得到U型管效应总流的运动方程。整体分析法则应用不可压缩流体一元不稳定流总流的能量方程对U型管效应进行计算求解。通过建立的U型管效应分析模型研究了返出流量、钻杆内液面下降高度、泥浆池增量、持续时间和井底压力的变化规律,并对影响持续时间和井底压力的因素进行了敏感性分析。深水井高温高压窄密度窗口特点要求在计算井底压力时考虑温度的影响。建立了有钻柱阀工况下的瞬态温度计算模型以及无钻柱阀未充满工况下的拟稳态温度计算模型。在考虑温度和压力对钻井液密度影响规律的基础上,建立了无隔水管钻井ECD计算模型,为准确计算井底压力提供了理论依据。基于窄槽流动模型,考虑起下钻管柱运动速度的作为移动边界条件分别建立了卡森和罗-斯流变模型的直井稳态同心环空新的波动压力计算模型。对比现场应用的Burkhardt模型,验证了新模型的准确性。应用新的波动压力计算模型分别计算了无隔水管钻井基于卡森和罗-斯流变模型的波动压力。
二、圆管分层层流的流动规律（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、圆管分层层流的流动规律（论文提纲范文）
（1）管内饱和液氮-氮蒸汽流型转变条件及演变特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 流型图的发展 |
| 1.2.1 两相流流型的定义 |
| 1.2.2 经典流型图 |
| 1.2.3 预测流型转变的理论方法 |
| 1.2.4 流型转变的影响因素 |
| 1.3 液滴生成机理的研究现状 |
| 1.4 低温流体流型图的研究现状和不足 |
| 1.5 本文主要工作和章节安排 |
| 2 分层流界面不稳定的理论预测 |
| 2.1 有粘Kelvin-Helmholtz不稳定理论 |
| 2.1.1 一维TFM及线性化 |
| 2.1.2 气液界面摩擦因子 |
| 2.1.3 波长的无量纲分析 |
| 2.2 理论模型验证 |
| 2.3 波长和最大增长因子的讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 分层流向段塞流转变的理论预测 |
| 3.1 偏微分方程的双曲性 |
| 3.2 TFM的双曲性 |
| 3.3 孤立波模型 |
| 3.4 理论模型验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 水平管内LN_2-VN_2流型转变的数值模拟 |
| 4.1 数值模型 |
| 4.1.1 控制方程 |
| 4.1.2 湍流模型 |
| 4.1.3 拖曳力模型 |
| 4.1.4 液滴夹带模型 |
| 4.1.5 Multi-fluid VOF模型 |
| 4.2 数值模型验证 |
| 4.3 二维数值模拟结果 |
| 4.3.1 与实验波动特性对比 |
| 4.3.2 各流型的液滴流量和压降特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 管内LN_2-VN_2流型影响因素的实验研究 |
| 5.1 可视化实验系统 |
| 5.1.1 系统组成 |
| 5.1.2 测量与数据采集装置 |
| 5.1.3 漏热分析 |
| 5.1.4 误差分析 |
| 5.2 实验结果 |
| 5.2.1 水平圆管内LN_2-VN_2的流型图 |
| 5.2.2 管径的影响 |
| 5.2.3 倾角的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文创新之处 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）水平强化管内制冷剂冷凝与沸腾热力特性实验与数值模拟研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 强化传热概念和发展 |
| 1.2 流动沸腾研究进展 |
| 1.2.1 常规尺度强化方式 |
| 1.2.2 微小翅片或沟槽 |
| 1.2.3 微螺柱或方形微肋 |
| 1.2.4 其他微尺度方法 |
| 1.2.5 复合多尺度方法 |
| 1.3 对流冷凝研究进展 |
| 1.3.1 对流冷凝流动实验研究 |
| 1.3.2 对流冷凝流动数值模拟 |
| 1.4 现存研究中的不足 |
| 1.5 研究目标、整体思路以及工作内容 |
| 2 实验系统及测量原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验测试装置 |
| 2.2.1 水平管内相变流动换热测试系统 |
| 2.2.2 测试段结构 |
| 2.2.3 传感器及测量仪表 |
| 2.2.4 测试工质 |
| 2.2.5 测试表面结构 |
| 2.3 实验数据处理 |
| 2.3.1 换热数据计算 |
| 2.3.2 威尔逊图解法 |
| 2.3.3 壁温测量法 |
| 2.3.4 压降数据计算 |
| 2.4 实验误差分析 |
| 2.5 结果可靠性验证 |
| 2.5.1 系统热平衡校核 |
| 2.5.2 单相换热验证 |
| 2.5.3 单相摩擦压降验证 |
| 2.5.4 重复性实验验证 |
| 2.5.5 实验结果与关联式对比 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 复合强化管内冷凝热力特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 强化管内冷凝平均换热-阻力特性 |
| 3.2.1 测试工况 |
| 3.2.2 管内冷凝换热性能 |
| 3.2.3 管内冷凝阻力特性 |
| 3.2.4 管内冷凝综合性能 |
| 3.3 强化管内冷凝换热-阻力特性 |
| 3.3.1 测试工况 |
| 3.3.2 管内流型分析 |
| 3.3.3 光滑管内低流速冷凝换热特性 |
| 3.3.4 复合强化管内低流速冷凝换热特性 |
| 3.3.5 复合强化管内低流速冷凝阻力特性 |
| 3.3.6 综合性能评价 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 复合强化管内流动沸腾热力特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 强化管内流动沸腾平均换热-阻力特性 |
| 4.2.1 测试工况 |
| 4.2.2 管内蒸发换热特性 |
| 4.2.3 管内蒸发阻力特性 |
| 4.2.4 流动沸腾综合性能评价 |
| 4.3 强化管内流动沸腾换热-阻力特性 |
| 4.3.1 测试工况 |
| 4.3.2 光管内流动沸腾换热性能 |
| 4.3.3 强化管内流动沸腾换热性能 |
| 4.3.4 强化管内流动沸腾换热预测模型 |
| 4.3.5 流动沸腾阻力特性研究 |
| 4.3.6 综合性能评价 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 小管径微翅片管冷凝换热数值研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 计算模型 |
| 5.2.1 VOF方法介绍 |
| 5.2.2 湍流模型 |
| 5.2.3 相变传质模型 |
| 5.2.4 几何模型及边界条件 |
| 5.2.5 离散方法及网格独立性验证 |
| 5.2.6 计算结果验证及流型分析 |
| 5.3 结果及讨论 |
| 5.3.1 齿形和流动参数作用 |
| 5.3.2 不同工质换热特性对比 |
| 5.3.3 与换热关联式对比 |
| 5.3.4 气液相界面分布形状 |
| 5.3.5 两相速度及湍流粘度分布 |
| 5.3.6 界面传质速率及局部换热系数分布 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 小管径微翅片管流动沸腾热力特性预测 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 换热关联式评价及迭代 |
| 6.2.1 换热数据集介绍 |
| 6.2.2 现存换热预测模型评价 |
| 6.2.3 新的换热预测模型 |
| 6.2.4 新模型评价 |
| 6.3 摩擦压降模型评价及迭代优化 |
| 6.3.1 摩擦压降数据集介绍 |
| 6.3.2 现存摩擦压降关联式评价 |
| 6.3.3 新的摩擦压降关联式 |
| 6.4 实验数据验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（3）细通道内超临界压力RP-3对流传热特性与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 超临界压力流体热物性特点 |
| 1.3 超临界压力对流传热研究现状 |
| 1.3.1 均匀受热通道内传热规律与机理 |
| 1.3.2 非对称受热通道内传热规律与机理 |
| 1.3.3 传热系数预测 |
| 1.4 现有研究不足 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 2 竖直圆管内超临界压力RP-3对流传热特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 实验系统 |
| 2.2.2 实验段 |
| 2.2.3 实验规程与重复性验证 |
| 2.3 实验数据处理与不确定度分析 |
| 2.3.1 数据处理 |
| 2.3.2 不确定度分析 |
| 2.4 燃料热物理性质 |
| 2.5 高质量流率下对流传热特性 |
| 2.5.1 热流密度的影响 |
| 2.5.2 压力的影响 |
| 2.5.3 流动方向的影响 |
| 2.5.4 传热预测关联式 |
| 2.6 低质量流率下对流传热特性 |
| 2.6.1 热流密度的影响 |
| 2.6.2 压力的影响 |
| 2.6.3 流动方向的影响 |
| 2.6.4 传热预测关联式 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 竖直圆管内超临界压力碳氢燃料对流传热机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究对象与数据来源 |
| 3.3 数值方法 |
| 3.3.1 控制方程 |
| 3.3.2 湍流模型 |
| 3.3.3 计算域与网格划分 |
| 3.3.4 超临界压力流动传热求解器 |
| 3.3.5 数值方法验证 |
| 3.4 湍流模型适用性评价 |
| 3.4.1 入口效应影响工况 |
| 3.4.2 强变物性影响工况 |
| 3.4.3 浮升力作用工况 |
| 3.5 不同传热现象形成机理分析 |
| 3.5.1 入口段传热恶化机理 |
| 3.5.2 拟临界区传热强化机理 |
| 3.5.3 浮升力作用下传热恶化与恢复机理 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 低质量流率下水平矩形通道内超临界压力RP-3流动传热特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验段 |
| 4.3 实验数据处理与不确定度分析 |
| 4.3.1 数据处理 |
| 4.3.2 不确定度分析 |
| 4.4 变物性影响下绝热流动阻力特性 |
| 4.5 层流.过渡区对流传热特性 |
| 4.5.1 入口温度的影响 |
| 4.5.2 热流密度的影响 |
| 4.5.3 压力的影响 |
| 4.6 层流-过渡区传热预测关联式 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 单侧受热矩形通道内超临界压力RP-3流动传热机理 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究对象 |
| 5.3 数值方法 |
| 5.3.1 控制方程与湍流模型 |
| 5.3.2 计算域与网格划分 |
| 5.3.3 流-固共轭传热求解器 |
| 5.3.4 数值方法验证 |
| 5.3.5 数值稳定性与计算效率分析 |
| 5.4 流动传热机理分析 |
| 5.4.1 温度与主流速度分布特征 |
| 5.4.2 二次流形态与演变规律 |
| 5.4.3 二次流对传热的影响机制 |
| 5.5 固壁热传导影响因素分析 |
| 5.5.1 不同高宽比通道内流动传热特征 |
| 5.5.2 不同固壁材料通道内流动传热特征 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A k-ε模型参数 |
| 附录B SST k-ω模型参数 |
| 附录C HNT kt-εt模型参数 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）海底管线气水两相流流动特性仿真与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 两相流发展历程 |
| 1.2.2 两相流流型识别研究现状 |
| 1.2.3 两相流实验及仿真研究现状 |
| 1.3 研究内容和方法 |
| 2 气水两相流理论基础研究 |
| 2.1 气水两相流相关物理量介绍 |
| 2.2 气水两相流流型 |
| 2.2.1 水平圆管中的流型分布 |
| 2.2.2 立管中的流型分布 |
| 2.3 流体运动学理论研究 |
| 2.4 工程湍流模型介绍 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 气水两相流流动特性数值模拟仿真 |
| 3.1 湍流的数值模拟方法 |
| 3.2 气水两相流数值模拟模型建立 |
| 3.2.1 流体模型建模 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.3 气水两相流数值模拟 |
| 3.3.1 Fluent中的多相流模型 |
| 3.3.2 Fluent中的湍流模型 |
| 3.3.3 Fluent数值模拟步骤 |
| 3.3.4 网格无关性验证 |
| 3.4 总流量递增两相流数值模拟结果分析 |
| 3.4.1 两相分布研究 |
| 3.4.2 两相速度场研究 |
| 3.4.3 两相速度波动研究 |
| 3.5 等流量两相流数值模拟研究 |
| 3.5.1 各相分布研究 |
| 3.5.2 各相速度场研究 |
| 3.5.3 各相速度波动研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 气水两相流流动特性实验研究 |
| 4.1 实验室装置介绍 |
| 4.2 实验流程简介 |
| 4.3 实验方案设计 |
| 4.3.1 实验内容 |
| 4.3.2 实验流程 |
| 4.4 实验结果分析 |
| 4.5 实验总结 |
| 4.6 仿真结果与实验对比 |
| 4.6.1 相分布对比 |
| 4.6.2 实际流速对比 |
| 4.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
（5）尿素浆体流动换热和蓄冷特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 相变蓄冷浆体研究现状 |
| 1.2.1 冰浆 |
| 1.2.2 微胶囊相变浆体 |
| 1.2.3 笼型水合物浆体 |
| 1.2.4 相变乳液 |
| 1.3 相变蓄冷浆体比较 |
| 1.4 本文研究目的和内容 |
| 第二章 尿素浆体热物性测试及制备方法 |
| 2.1 尿素水溶液热物性 |
| 2.1.1 相变温度 |
| 2.1.2 相变潜热 |
| 2.1.3 密度 |
| 2.1.4 运动粘度 |
| 2.1.5 比热容 |
| 2.1.6 导热系数 |
| 2.2 尿素浆体的制备及结晶特性 |
| 2.2.1 尿素浆体的制备 |
| 2.2.2 尿素浆体的浓度测定 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 尿素浆体在水平圆管中的流动特性 |
| 3.1 实验装置与步骤 |
| 3.2 尿素浆体的流动阻力 |
| 3.3 尿素浆体的非牛顿流体特性 |
| 3.3.1 尿素溶液与尿素浆体的动力粘度 |
| 3.3.2 尿素浆体的摩擦系数 |
| 3.3.3 尿素浆体的流变性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 尿素浆体在水平圆管中的换热特性 |
| 4.1 实验装置与步骤 |
| 4.2 尿素浆体的沿程局部换热系数与努塞尔数 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）水平涟漪纹管三维强化表面的换热机理及流动可视化研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 强化传热技术的发展 |
| 1.2 表面强化换热管的研究进展 |
| 1.2.1 二维表面强化换热管 |
| 1.2.2 三维表面强化换热管 |
| 1.3 管内流动可视化研究进展 |
| 1.4 当前研究领域的不足 |
| 1.5 论文章节安排 |
| 2 实验系统及方法介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 换热测试系统及装置 |
| 2.2.1 水平管内两相流动换热测试系统 |
| 2.2.2 实验测试仪器 |
| 2.2.3 实验换热工质 |
| 2.2.4 新型涟漪纹表面 |
| 2.2.5 表面轮廓测绘技术 |
| 2.3 流动可视化装置及后处理 |
| 2.3.1 管内流型采集装置 |
| 2.3.2 管内流型观测方法 |
| 2.3.3 管内流型图像的后处理 |
| 2.4 实验数据处理 |
| 2.4.1 换热数据处理 |
| 2.4.2 威尔逊图解法 |
| 2.4.3 压降数据处理 |
| 2.5 实验误差分析 |
| 2.6 实验台热平衡测试 |
| 2.7 实验台可靠性验证 |
| 2.7.1 单相换热系数验证 |
| 2.7.2 单相摩擦压降验证 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 涟漪纹管内对流冷凝换热机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水平管内截面含气率评估 |
| 3.3 水平管内对流冷凝流型分析 |
| 3.3.1 光滑管内对流冷凝流型分析 |
| 3.3.2 涟漪纹管内对流冷凝流型分析 |
| 3.4 涟漪纹管的对流冷凝换热性能 |
| 3.5 涟漪纹管的对流冷凝换热模型 |
| 3.5.1 光滑管冷凝换热模型的评估 |
| 3.5.2 涟漪纹管冷凝换热流型的转变公式 |
| 3.5.3 涟漪纹管冷凝换热模型的建立 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 涟漪纹管内流动沸腾换热机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 水平管内截面含气率评估 |
| 4.3 水平管内流动沸腾流型分析 |
| 4.3.1 光滑管内流动沸腾流型分析 |
| 4.3.2 涟漪纹管内流动沸腾流型分析 |
| 4.4 涟漪纹管的流动沸腾换热性能 |
| 4.5 涟漪纹管的流动沸腾换热模型 |
| 4.5.1 光滑管沸腾换热模型的评估 |
| 4.5.2 涟漪纹管沸腾换热流型的转变公式 |
| 4.5.3 涟漪纹管冷凝换热模型的建立 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 涟漪纹管的单管换热性能评估 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 换热工质对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
| 5.3 管径对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
| 5.4 饱和温度对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
| 5.5 管壁材质对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
| 5.6 涟漪状突起的大小对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
| 5.7 涟漪状突起的方向对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）固-液界面相互作用对微尺度流动与传热影响规律的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 微尺度流动和传热研究现状 |
| 1.2.1 单相流体的流动特性 |
| 1.2.2 单相流体的换热特性 |
| 1.2.3 固-液界面相互作用对微尺度流动的影响 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第二章 近壁面区液体表观粘性系数模型 |
| 2.1 分子间相互作用力的作用形式及作用范围 |
| 2.1.1 范德华力 |
| 2.1.2 氢键力 |
| 2.1.3 固液界面静电力 |
| 2.2 物理界面界面层模型润湿理论 |
| 2.2.1 界面层模型 |
| 2.2.2 表面力 |
| 2.2.3 润湿理论 |
| 2.3 近壁面区液体表观粘性系数模型 |
| 2.3.1 物理及数学模型 |
| 2.3.2 影响范围分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 微通道中液体层流流动的理论分析与数值模拟 |
| 3.1 圆管内流动的物理及数学模型 |
| 3.1.1 控制方程 |
| 3.1.2 边界条件 |
| 3.1.3 流动特性分析 |
| 3.2 固-液相互作用对圆管内流动影响的数值模拟 |
| 3.2.1 固-液相互作用强弱对流动特性的影响 |
| 3.2.2 管径对流动特性的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 微通道中液体单相对流换热的理论分析与数值模拟 |
| 4.1 液体单相对流换热的物理及数学模型 |
| 4.1.1 控制方程 |
| 4.1.2 边界条件 |
| 4.1.3 换热特性分析 |
| 4.2 固-液相互作用对单相对流换热影响的数值模拟 |
| 4.2.1 固-液相互作用强弱对换热特性的影响 |
| 4.2.2 圆管管径对换热特性的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 微通道中液体流动与换热的实验研究 |
| 5.1 实验系统设计 |
| 5.1.1 微尺度流动实验系统 |
| 5.1.2 微尺度对流换热实验系统 |
| 5.1.3 微通道参数 |
| 5.2 实验方案及参数测量 |
| 5.2.1 微尺度流动实验方案及参数测量 |
| 5.2.2 微尺度对流换热实验方案及参数测量 |
| 5.3 数据处理 |
| 5.3.1 微尺度流动实验 |
| 5.3.2 微尺度对流换热实验 |
| 5.4 实验结果与分析 |
| 5.4.1 微尺度流动实验结果 |
| 5.4.2 表观粘性系数模型有效性验证 |
| 5.4.3 微尺度对流换热实验结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 微通道几何特征对流动特性的影响研究 |
| 6.1 截面形状对流动特性的影响 |
| 6.1.1 矩形微通道 |
| 6.1.2 三角形微通道 |
| 6.1.3 梯形微通道 |
| 6.2 表面粗糙度对流动特性的影响 |
| 6.2.1 实验系统设计 |
| 6.2.2 实验方案 |
| 6.2.3 数据处理 |
| 6.2.4 实验结果与分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（8）氮及氖在管内冷凝的流动换热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 管内流动冷凝研究现状 |
| 1.2.1 常温工质管内流动冷凝研究 |
| 1.2.2 低温工质管内流动冷凝研究 |
| 1.3 主要工作 |
| 2 低温工质流动冷凝的实验方法与系统 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.1.1 实验系统 |
| 2.1.2 绝热系统 |
| 2.1.3 杜瓦内装置 |
| 2.1.4 实验段结构 |
| 2.2 实验段漏热分析 |
| 2.2.1 导热漏热 |
| 2.2.2 辐射漏热 |
| 2.2.3 对流漏热 |
| 2.3 实验数据处理 |
| 2.4 不确定度分析 |
| 2.5 实验系统校核 |
| 2.6 实验工况 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 低温工质流动冷凝的流型研究 |
| 3.1 氮在水平管内流动冷凝的可视化实验研究 |
| 3.1.1 内径4mm管内冷凝实验结果 |
| 3.1.2 内径2mm管内冷凝实验结果 |
| 3.1.3 内径1mm管内冷凝实验结果 |
| 3.2 氮工质流动冷凝流型图 |
| 3.2.1 流型图比较 |
| 3.2.2 修正流型图 |
| 3.2.3 氖工质流型的预测 |
| 3.3 低温工质管内流动冷凝的CFD模拟 |
| 3.3.1 计算模型及网格划分 |
| 3.3.2 氮在管内流动冷凝的数值模拟 |
| 3.3.3 氖在管内流动冷凝的数值模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 低温工质流动冷凝的换热、压降实验研究 |
| 4.1 氮工质水平方向实验结果 |
| 4.1.1 换热系数 |
| 4.1.2 压降 |
| 4.2 氖工质水平方向实验结果 |
| 4.2.1 换热系数 |
| 4.2.2 压降 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 基于流型的流动、换热特性分析 |
| 5.1 低温工质管内流动冷凝的主要流型 |
| 5.2 环状流冷凝模型 |
| 5.2.1 控制方程及求解方法 |
| 5.2.2 模型验证 |
| 5.2.3 模型讨论 |
| 5.3 分层流模型 |
| 5.3.1 相界面计算 |
| 5.3.2 分层流冷凝模型 |
| 5.3.3 模型验证 |
| 5.3.4 模型讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
（9）浅水圆管射流特性数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 海洋背景流体大尺度涡结构研究现状 |
| 1.2.2 密度均匀流体层流蘑菇状流动结构研究现状 |
| 1.2.3 密度均匀流体偶极子涡研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及创新点 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 主要创新点 |
| 第二章 浅水密度均匀流体中圆管层流射流特性数值研究 |
| 2.1 数值方法 |
| 2.2 涡结构特性 |
| 2.2.1 涡结构形成机理 |
| 2.2.2 雷诺数对涡结构形成的影响 |
| 2.3 速度与涡量场变化特性 |
| 2.3.1 速度场变化特性 |
| 2.3.2 涡量场变化特性 |
| 2.4 圆管层流射流特征参数和速度场理论解 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 浅水密度均匀流体中圆管湍流射流特性数值研究 |
| 3.1 数值方法 |
| 3.1.1 圆形喷管湍射流阶段数值方法 |
| 3.1.2 流动在背景流体中演化阶段数值方法 |
| 3.2 计算结果与分析 |
| 3.2.1 湍射流涡核演化特征 |
| 3.2.2 动能的演化规律 |
| 3.2.3 动量演化规律 |
| 3.2.4 流场垂向演化特征 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 结束语 |
| 4.1 主要工作与创新点 |
| 4.2 后续研究工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（10）深水无隔水管钻井水力计算模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 环空压耗计算方法现状 |
| 1.2.2 井筒温度场研究现状 |
| 1.2.3 波动压力研究现状 |
| 1.2.4 无隔水管钻井水力学研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 本文研究的主要内容及技术思路 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 同心环空轴向层流压耗模型研究 |
| 2.1 同心环空轴向层流压耗传统模型 |
| 2.2 环空通用流量方程 |
| 2.3 平板通用流量方程 |
| 2.4 误差分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 深水无隔水管钻井U型管效应研究 |
| 3.1 零立压排量 |
| 3.2 平衡液面深度 |
| 3.3 U型管效应的微元分析法 |
| 3.3.1 基本假设 |
| 3.3.2 理论分析 |
| 3.4 U型管效应的整体分析法 |
| 3.5 初始条件与终止条件 |
| 3.6 循环压耗计算 |
| 3.7 算例分析 |
| 3.7.1 大排量下流动规律 |
| 3.7.2 小排量下流动规律 |
| 3.8 敏感性分析 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 无隔水管钻井井筒温度压力分布规律研究 |
| 4.1 瞬态传热模型 |
| 4.1.1 基本假设 |
| 4.1.2 模型建立 |
| 4.1.3 模型离散 |
| 4.1.4 模型求解主要步骤 |
| 4.1.5 对流换热系数 |
| 4.2 未充满工况拟稳态传热模型 |
| 4.2.1 假设条件 |
| 4.2.2 模型建立 |
| 4.2.3 初边值条件 |
| 4.2.4 模型计算 |
| 4.3 ECD计算模型 |
| 4.4 算例分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 无隔水管钻井波动压力研究 |
| 5.1 控制方程 |
| 5.2 波动压力计算模型 |
| 5.2.1 卡森流体波动压力新模型 |
| 5.2.2 罗-斯流体波动压力新模型 |
| 5.2.3 模型求解流程 |
| 5.3 模型验证 |
| 5.4 算例分析 |
| 5.4.1 卡森流体波动压力 |
| 5.4.2 罗-斯流体波动压力 |
| 5.5 波动压力敏感性分析 |
| 5.5.1 卡森流体波动压力影响因素 |
| 5.5.2 罗-斯流体波动压力影响因素 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与建议 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 后续研究建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
| 学位论文数据集 |
四、圆管分层层流的流动规律（论文参考文献）
- [1]管内饱和液氮-氮蒸汽流型转变条件及演变特性研究[D]. 周芮. 浙江大学, 2021
- [2]水平强化管内制冷剂冷凝与沸腾热力特性实验与数值模拟研究[D]. 唐苇羽. 浙江大学, 2021(01)
- [3]细通道内超临界压力RP-3对流传热特性与机理研究[D]. 浦航. 大连理工大学, 2020(01)
- [4]海底管线气水两相流流动特性仿真与实验研究[D]. 张人之. 大连海事大学, 2020(01)
- [5]尿素浆体流动换热和蓄冷特性研究[D]. 廉璐. 天津大学, 2020(02)
- [6]水平涟漪纹管三维强化表面的换热机理及流动可视化研究[D]. 孙志传. 浙江大学, 2020(07)
- [7]固-液界面相互作用对微尺度流动与传热影响规律的研究[D]. 李晓龙. 国防科技大学, 2019(01)
- [8]氮及氖在管内冷凝的流动换热特性研究[D]. 齐超. 上海交通大学, 2019(06)
- [9]浅水圆管射流特性数值研究[D]. 赵恺. 上海交通大学, 2019(06)
- [10]深水无隔水管钻井水力计算模型研究[D]. 江文龙. 中国石油大学(北京), 2019(01)