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摇摆条件下窄矩形通道内流动传热的大涡模拟
| 论文题名： | 摇摆条件下窄矩形通道内流动传热的大涡模拟 |
| 关键词： | 窄矩形通道;摇摆条件;流动传热;大涡模拟;船用动力装置;回路冷却剂 |
| 摘要： | 在海洋中航行的船舶，会产生摇摆运动，摇摆条件带来的周期性附加惯性力会对船用动力装置回路冷却剂的流动与传热产生影响，进而对动力系统的运行产生影响。为此，本文对工程上采用的窄间隙矩形冷却剂通道进行三维非稳态大涡模拟(LES)，来研究摇摆运动对窄矩形通道的流动与换热特性的影响。 本文通过建立大涡模拟的控制方程，选取合适的亚格子模型和依据不同的摇摆条件运动方式构造非惯性坐标系下的外力模型，组成封闭的计算窄矩形通道流动与换热的基本方程组；利用gambit构造窄矩形通道几何体，根据拓扑结构划分合适的网格，生成可供fluent计算的几何模型，构建成摇摆运动条件下的窄矩形通道单相流动与换热数学物理模型，进行摇摆条件下单相流体流动与换热的LES数值模拟。 为了验证亚格子模型以及分析窄矩形通道湍流特性，对包括壁面率、雷诺应力和均方根脉动速度等湍流统计量进行了分析，并研究了摇摆运动对均方根脉动速度和雷诺应力的影响。发现DSLM在粘性底层能够很好的吻合Spalding曲线，但在对数区存在偏高现象；摇摆条件下的V+rms的峰值较u+rms和w+rms离壁面更远些，w+rms和雷诺应力峰值明显外移，说明摇摆运动对湍流的抑制作用。 通过分析窄矩形通道单相水瞬态速度场和温度场，了解到其边界层区瞬态流场空间分布以及时位变化特征和瞬态流场旋涡分布特征；对不同摇摆周期、摇摆振幅和雷诺数下的结果进行对比，分析了不同摇摆周期、摇摆振幅和雷诺数下的摩擦压降等参数的变化规律，并对摇摆状态与非摇摆状态下摩擦系数和Nusslet数的不同表现做进一步的机理分析，最后提出适合于摇摆状态下窄矩形通道单相流体摩擦系数和Nusslet数的关联式，实验数据、数值模拟数据和关联式计算值符合很好。 |
| 作者： | 董相禄 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 李隆键 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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