《超臨界壓力流體管內對流傳熱及自激熱聲振盪的研究》是依託河海大學，由毛宇飛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超臨界壓力流體管內對流傳熱及自激熱聲振盪的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：毛宇飛
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超臨界壓力流體的傳熱具有特殊性，其根本原因是流體的熱物理性質在擬臨界區內會發生劇烈變化。在一定的熱力條件下，超臨界壓力流體傳熱過程中還會產生由熱聲效應引起的壓力振盪。變物性傳熱和熱聲振盪這兩種本質上十分複雜的物理現象可以耦合在一起，研究這一問題既有挑戰性又極有意義。本項目以超臨界壓力流體在圓管內的對流傳熱和在Rijke管內的自激熱聲振盪為研究對象，通過理論分析、數值模擬和實驗，重點揭示管內超臨界壓力流體對流傳熱中浮力的影響機理、Rijke管內超臨界壓力流體自激熱聲振盪的形成機理、以及Rijke型傳熱管內超臨界壓力流體熱聲振盪和對流傳熱的耦合機理。本項目的研究成果可以為相關超臨界壓力流體高新技術的研究與開發提供科學依據，並且可促進傳熱理論和熱聲理論的進一步發展，具有重要的工程套用價值和學術價值。
結題摘要
超臨界壓力流體管內流動與傳熱的研究具有重要學術價值和工程套用價值，圍繞這一問題，本項目的主要研究內容和研究成果如下：（1）通過引入合理假設，進行數學推導，將邊界層理論推廣至超臨界壓力流體的變物性流動，提出了能考慮浮力效應和加速效應、適用於管內超臨界壓力流體混合對流傳熱分析與計算的理論數學模型，並分別針對積分邊界層數學模型和微分邊界層數學模型開發了相應的數值方法和計算程式。通過與不同學者的實驗和數值研究結果進行比較，表明該計算模型高效準確，並且拓展了基於常物性流動傳統k-ε兩方程湍流模型的適用範圍。（2）通過數學建模，對管內超臨界流體的熱聲傳熱現象進行了初步理論研究，從物性參數隨溫度變化的角度，對相應的現象機理進行了定性分析。（3）在MATLAB工作環境下，將超臨界壓力流體的物性計算和傳熱計算與計算數據的處理和可視化分析耦合成一個有機整體，進而可高效準確快捷地對各種超臨界流體管內對流傳熱關聯式的預測性能進行評估，並分析各種影響因素對傳熱的影響規律。此外，在本項目的資助下，立足跨臨界循環裝置中的螺旋管套用背景，對螺旋管內單相和兩相流動的摩擦阻力計算進行了研究：（1）通過對已有螺旋管內單相湍流摩擦阻力計算公式和實驗數據進行綜合分析，提出了適用於計算粗糙螺旋管內整個湍流區單相摩擦係數的可靠經驗公式。（2）提出一種新的無量綱參數，將氣液兩相流摩擦壓降計算與該參數聯繫起來，建立了一種新的計算模型，通過與不同學者的螺旋管兩相流摩擦壓降實驗數據和關聯式進行比較分析，表明基於該計算模型建立的兩相流壓降關聯式具有更好的適用性。項目執行期間，發表論文6篇，申請發明專利1項，培養碩士研究生1名。
