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《鋸齒形通道流動與換熱的自維持振蕩實驗研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、鋸齒形通道流動與換熱的自維持振蕩實驗研究盧玫孫大康李凌余敏（上海理工大學(xué)動力工程學(xué)院上海200093）摘要本文對鋸齒型通道內(nèi)流動與換熱的自維持振蕩特性進行了實驗研究。從可視化實驗中觀察到，Re<300時，流場隨時間幾乎沒有明顯的變化；Re>300，流動出現(xiàn)了明顯的回流現(xiàn)象，且隨著Re數(shù)增大，回流形成的渦增大，流動產(chǎn)生的渦的位置隨時間有規(guī)律的呈周期性變化；在恒熱流邊界條件下，通道上、下壁面溫度沿流動方向的變化與數(shù)值模擬所得到的Nu數(shù)、壁溫的變化規(guī)律一致的。關(guān)鍵詞：鋸齒型通道流動和換熱自維持振蕩可視
2、化實驗中圖分類號：TK124文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ATHEEXPERIMENTALSTUDYOFTHESELF-SUSTAINEDOSCILLATIONOFFLOWANDHEATTRANSFERINACORRUGATEDCHANNELLuMeiSunDakangLiLingYuMin（SchoolofEnergy&PowerEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China）AbstractInthisp
3、aper,itisstudiedthattheflowandheattransfercharacteristicsoftheself-sustainedoscillationincorrugatedchannel.Keywordscorrugatedchannelflowandheattransferself-sustainedoscillationvisual-experiment0．引言很多高效換熱器的表面結(jié)構(gòu)幾何上都具有周期性的特點，一方面加長了流動通道的長度，另一方面在流體流動的方向上建
4、立起周期性的擾動，從而產(chǎn)生繞流強化了換熱。對于這類通道的研究人們或是采用實驗的方法[1]，或是采用數(shù)值模擬的方法[2]。對于恒定邊界條件的情況，通常采用穩(wěn)態(tài)模型來進行數(shù)值模擬[3]。但人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在一定的參數(shù)條件下，這類通道內(nèi)的流動和換熱其實是非穩(wěn)態(tài)的，因而開始采用非穩(wěn)態(tài)模型進行研究[4-5]。文獻(xiàn)[6-7]還對具有周期性結(jié)構(gòu)特點的矩形通道和周期性通道的自持續(xù)振蕩特性進行了數(shù)值模擬。但對于自持續(xù)振蕩特性的實驗研究很少。本文以鋸齒型通道為研究對象，用可視化實驗的方法，即采用滴加示蹤劑的方法，觀察
5、和拍攝流場的變化情況，以進一步證實先前數(shù)值模擬所得到的流動和換熱出現(xiàn)自維持振蕩現(xiàn)象是一種物理現(xiàn)象，而不是數(shù)值模擬方法本身帶來的數(shù)值振蕩。1．實驗系統(tǒng)實驗系統(tǒng)示意圖如圖1所示。實驗系統(tǒng)主要有以下幾個部分組成：水箱、上穩(wěn)壓箱、實驗段、下穩(wěn)壓箱、稱重臺以及加熱系統(tǒng)其他一些附屬設(shè)備。實驗工質(zhì)采用潔凈自來水，當(dāng)補充水水閥開啟時，水不斷注入水箱中。水箱是開口式的，設(shè)有旁通溢流水管，當(dāng)補充水量過大、水位超過警界線時，水會通過溢流口直接流到下水道中，從而使整個系統(tǒng)的水壓保持穩(wěn)定。水箱設(shè)在高處，當(dāng)上穩(wěn)壓箱前面的水
6、閥逐漸打開的時候，潔凈自來水由水箱流入上穩(wěn)壓箱然后流過實驗段，最后流入下穩(wěn)壓箱。由于系統(tǒng)是開式的，系統(tǒng)中水流動動力來自水箱和試件之間的高度差。系統(tǒng)中的上穩(wěn)壓箱和下穩(wěn)壓箱主要用以保證實驗段進口和出口有穩(wěn)定的水流。水從下穩(wěn)壓箱出來以后最后到達(dá)稱重容器或直接排入下水道。實驗裝置有兩個水閥，補充水管上的水閥是用來控制水箱中的水位，保證系統(tǒng)水壓平衡；上穩(wěn)壓箱前的水閥主要是用來控制流入實驗段的流量；實驗時，流量的改變就是通過手動調(diào)節(jié)這個閥門來完成的。圖1.實驗系統(tǒng)示意圖圖2.實驗試件示意圖圖2是實驗段示意圖
7、。本實驗中，鋸齒型通道是由兩塊鋸齒型板片構(gòu)成的，它是由厚度為1毫米的純銅板片沖壓而成。每個板片上沖壓了完整的十二個周期的鋸齒，鋸齒斜面與水平面夾角為20度，每個周期的水平長度為66.2毫米，12個周期鋸齒形通道總長為794.4毫米，總寬為100毫米，其中左右兩端各嵌入有機玻璃2mm，實際流道寬度為96mm。鋸齒形通道的前后各留有一段水平段，這是為了布置測點所用。在上板片的前后水平段上各開有測壓孔和測溫孔，熱電偶直接伸入到通道的中間位置，用以測量流體進出口的溫度。銅板相互平行放置，兩塊銅板之間的間
8、距為10毫米，銅板兩側(cè)為厚度為10毫米的有機玻璃，有機玻璃上開有與銅板齒型相對應(yīng)的2mm深的槽。為了測定板片上溫度分布情況，在8—12個周期的上下銅板面上布置有熱電偶來測量壁溫。2．實驗結(jié)果討論收稿日期：2009-10-10；修訂日期基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（No.50476080）；上海市重點學(xué)科建設(shè)項目支助（項目編號：J50501）作者簡介：盧玫（1957-），女，上海人，教授，碩士，主要從事強化傳熱傳質(zhì)和能量有效利用的研究工作2.1可視化流動實驗可視化流動實驗是通過在流場中添加示蹤劑
