非平整壁面上液膜流动特性的实验研究

非平整壁面上液膜流动特性的实验研究

论文摘要

液膜流体是指厚度很小并且在重力或者剪切力作用下产生流动的现象,具有流量小,温差小,传热传质系数高,热流密度高等特点。液膜流动参数及壁面结构内的旋涡特性对液膜的流动稳定性具有重大影响。本文采用实验的方法研究非平整壁面上的液膜流动特性。搭建液膜流动实验台,主要包括水回路循环系统、光学成像系统、数据的采集和处理系统。通过溢出和窄缝法相结合、喷雾法形成液膜,以三角形与矩形为壁面结构,通过改变壁面倾斜角度、雷诺数、沿程距离和壁面结构,统计分析液膜厚度、表面波波速与频率、涡特性的变化规律。结果表明:溢出和窄缝法相结合、喷雾法都可形成液膜。随着雷诺数与沿程距离的增加,液膜厚度不断增大,表面波波速增大。表面波在沿程距离20cm处生成,频率相对于30 cm和40 cm处较小;但雷诺数对于表面波频率的影响并没有明显的规律,频率在4-11 Hz的范围内波动。重力对液膜的发展状况影响很大。?=75°时液膜的发展速度较快,表面波波速较大,但液膜厚度相对于壁面平缓时要薄。雷诺数与重力对液膜表面波动的影响程度与非平整壁面结构类型有着紧密相关性。在Re=137与Re=219时,在三角形结构内没有出现漩涡,而矩形壁面结构出现涡。随着雷诺数的增加,三角形壁面结构内出现漩涡,并且尺寸增大,形状也变得不规则。通过改变壁面结构类型与雷诺数而所带来的影响得知,涡的产生通过两种途径:由壁面结构引起和流体动力学效应的影响。雷诺数与壁面倾斜角度对于涡结构有重要影响,表现在生成位置、尺寸与形状方面的变化。矩形与三角形壁面上的表面波波速要高于平板上的表面波波速,波速的差值大小与雷诺数和壁面结构类型之间的具有密切关系。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 研究背景及意义
  •   1.2 液膜实验的研究现状
  •     1.2.1 实验方法
  •     1.2.2 表面波特性的研究
  •     1.2.3 液膜厚度的研究
  •     1.2.4 涡特性的研究
  •   1.3 研究内容
  • 第2章 实验系统及原理
  •   2.1 实验系统
  •   2.2 测量液膜流动参数的原理
  •     2.2.1 液膜厚度
  •     2.2.2 表面波波速
  •     2.2.3 表面波频率
  •     2.2.4 雷诺数计算
  •   2.3 实验流程
  •   2.4 本章小结
  • 第3章 液膜流动参数的实验研究
  •   3.1 实验板壁面结构
  •   3.2 液膜的形成
  •   3.3 不同因素对液膜厚度的影响
  •     3.3.1 雷诺数对液膜厚度的影响
  •     3.3.2 倾斜角度、沿程距离对液膜厚度的影响
  •   3.4 表面波特性
  •     3.4.1 表面波波速
  •     3.4.2 表面波频率
  •   3.5 本章小结
  • 第4章 液膜流动漩涡特性的实验研究
  •   4.1 激光诱导荧光技术原理
  •   4.2 实验系统
  •   4.3 实验流程
  •   4.4 不同因素对液膜表面波动性的影响
  •     4.4.1 雷诺数对液膜表面波动性的影响
  •     4.4.2 倾斜角度对液膜表面波动性的影响
  •   4.5 不同因素对涡的特性的影响
  •     4.5.1 雷诺数对涡特性的影响
  •     4.5.2 倾斜角度对涡特性的影响
  •     4.5.3 矩形结构尺寸对涡特性的影响
  •   4.6 本章小结
  • 第5章 结论与展望
  •   5.1 结论
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 甄猛

    导师: 王松岭

    关键词: 非平整壁面,液膜厚度,表面波,涡特性,实验研究

    来源: 华北电力大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 力学

    单位: 华北电力大学

    分类号: O35

    总页数: 53

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