有分量湍流動能和湍流總動能之分。湍流總動能隨時間的變化體現(xiàn)湍流動能的凈收支,是衡量湍流發(fā)展或衰退的指標(biāo)。湍流擴(kuò)散方差與分量湍流能量呈正比,是衡量湍流混合能力的重要指標(biāo)。
湍流動能(TurbulenceKinetic Energy)是湍流模型中最常見的物理量(k)之一。
可以利用湍流強(qiáng)度估算湍流動能,其計算公式為:
式中:U—平均速度,I—湍流強(qiáng)度
大氣湍流渦旋能量譜可以分做大尺度的含能區(qū)和中小尺度的平衡區(qū)兩個譜段,在平衡區(qū)內(nèi)湍流從上一級渦旋得到的能量,等于往下一級傳輸?shù)哪芰颗c分子粘性耗散能量之和。平衡區(qū)又可分做兩個亞區(qū):不考慮分子粘性耗散的慣性...
雷諾實(shí)驗(yàn)證實(shí),對于粘滯流體,湍流的發(fā)生取決于流場的雷諾數(shù)Re =υ/(其中、υ 分別為流體的運(yùn)動粘度和特征速度,為特征長度)。雷諾數(shù)為作用于流體上慣性力和粘性力的無量綱比值。當(dāng)流體中發(fā)生擾動時,慣性力...
對湍流的研究已有近百年的歷史,1839年,G.漢根在實(shí)驗(yàn)中首次觀察到由層流到湍流的轉(zhuǎn)變。1883年,O.雷諾又在圓管水流實(shí)驗(yàn)中找出了層流過渡到湍流的條件。在理論研究方面,1895年雷諾曾把瞬時風(fēng)速分解...
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評分: 4.4
設(shè)計了一種梯形截面的新型螺旋型湍流促進(jìn)器,分析了速度、湍動能、湍流耗散率、壓力、壁面剪切力等物理量的指標(biāo)變化以及在流場中的分布狀態(tài),結(jié)合數(shù)值模擬分析法探索螺旋型湍流促進(jìn)器強(qiáng)化傳質(zhì)過程的作用機(jī)理,并與傳統(tǒng)半圓形截面螺旋型湍流促進(jìn)器的流體動力學(xué)性能和能耗進(jìn)行了對比。研究表明,梯形截面螺旋型湍流促進(jìn)器流場的最大速度為1.44 m/s,湍動能平均值為0.023 K,壁面剪切力平均值為9.55 Pa,軸向壓力降與壁面剪切力的比值為165;半圓形截面螺旋型湍流促進(jìn)器流場的最大速度為1.17 m/s,湍動能平均值為0.02 K,壁面剪切力平均值為7.35 Pa,軸向壓力降與壁面剪切力的比值為155;梯形截面的螺旋型湍流促進(jìn)器流場的流體動力學(xué)性能要優(yōu)于半圓形截面螺旋型湍流促進(jìn)器,且壓力降與壁面剪切力相比增加幅度較小,即相對阻力更小,在滿足強(qiáng)化傳質(zhì)要求的同時消耗更少的能量。
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評分: 4.6
采用CFD技術(shù)對多級多出口離心泵的能量損耗進(jìn)行分析研究。當(dāng)泵出口設(shè)置在多級泵中段時,泵出口下游段泵級出現(xiàn)明顯的大尺度渦旋,級內(nèi)的液流處于自循環(huán)狀態(tài)造成嚴(yán)重能耗。為定量掌握分析該部分能耗,將泵出口后下游段的流動域卸除進(jìn)行模擬計算及性能預(yù)測,與原模型的性能對比得到能量損失結(jié)果。計算結(jié)果顯示,隨著泵出口下游段級數(shù)的增多,泵揚(yáng)程沒有明顯變化,泵總效率卻顯著下降,但平均每級效率損失減少。
湍流切應(yīng)力是與湍流動量輸送相伴隨的表現(xiàn)應(yīng)力,是由湍流強(qiáng)度漲落引起的。以u’,v’,w’分別表示直角坐標(biāo)三個方向的湍流速度,各湍流速度分量乘積的平均值再乘上空氣密度ρ就是對應(yīng)方向的湍流動量通量。例如 表示u’方向的動量在w’方向的輸送通量,根據(jù)牛頓第二定律也就是對u’方向的流動所施加的湍流應(yīng)力。湍流應(yīng)切力既代表了湍流動量輸送,同時產(chǎn)生應(yīng)切力作功使湍流從平均運(yùn)動源源不斷地取得動能,對湍流動能的基本特征起著決定性的作用。2100433B
目前,國內(nèi)外對缸內(nèi)氣體流動的研究方法分為微觀研究方法和宏觀研究方法兩種。
微觀研究方法主要是利用特定的儀器研究缸內(nèi)湍流速度場的分布情況。研究的設(shè)備有熱線風(fēng)速儀CTA、激光多普勒測速儀LDA和激光粒子圖像速度場測量儀PIV等。這種研究方法的優(yōu)點(diǎn)是研究的信息豐富,闡述的機(jī)理比較透徹,能知道滾流的生成到破碎的機(jī)理,能探明缸內(nèi)湍流動能的分布情況及其變化。其缺點(diǎn)有儀器昂貴、工作量大、操作復(fù)雜等,最主要的缺點(diǎn)是該方法只適用于理論研究,對實(shí)際工作的指導(dǎo)作用有限。
宏觀研究方法主要是指穩(wěn)流試驗(yàn)技術(shù),即利用氣道試驗(yàn)臺進(jìn)行研究。這種研究方法的優(yōu)點(diǎn)是原理簡單,結(jié)果比較可靠,能廣泛地用于對實(shí)際工作的指導(dǎo),能在較快時間內(nèi)給出試驗(yàn)結(jié)果,效率較高。該方法的缺點(diǎn)是得到的信息不夠詳盡,無法得知缸內(nèi)具體湍流速度場的分布情況。
兩種研究方法各有利弊,研究時采取哪種方法要根據(jù)實(shí)際情況而定。
板式換熱器的傳熱系數(shù)較高,但壓降較大。本課題擬采用不同波形參數(shù)的復(fù)合板片構(gòu)建復(fù)合流道,對其內(nèi)部復(fù)雜流型及強(qiáng)化傳熱機(jī)理進(jìn)行研究。運(yùn)用大渦模擬方法數(shù)值預(yù)測復(fù)合流道內(nèi)部的湍流與傳熱過程;采用PIV/LIF方法同時測量復(fù)合流道中溫度和速度分布。對比速度、溫度、壓力的數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測量值。對理論模型進(jìn)行驗(yàn)證與改進(jìn);綜合理論研究與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,分析不同復(fù)合板片組合條件下,動量邊界層、熱邊界層、湍流動能與耗散等特征??偨Y(jié)其對強(qiáng)化傳熱性能的影響規(guī)律,構(gòu)建具備和平均Nu數(shù)、摩擦因子與上述參數(shù)的定量關(guān)聯(lián)式。通過對板式換熱器復(fù)合流道強(qiáng)化傳熱機(jī)理的揭示,期望在提高板式換熱器傳熱系數(shù)的同時,有效控制壓降,以獲得較好的綜合強(qiáng)化傳熱性能。本課題對指導(dǎo)板式換熱器的優(yōu)化設(shè)計、促進(jìn)流程工業(yè)的節(jié)能技術(shù)升級具有一定的學(xué)術(shù)價值與實(shí)際意義。