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水平管道内氮浆的流动传热特性研究

作　者: 郑浩
导　师: 金滔
学　校: 浙江大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 氮浆压降融化特性氮浆制备
分类号: TB64
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

浆态作为一种固态与液态共存的物质(即在液体中含有固体小颗粒且其直径一般可控制在几十微米左右),在固体组分比例合适的情况下仍具有较好的流动性。目前受关注较多的低温浆体主要是氢浆(温度13.8K)和氮浆(温度63.2K)。与过冷液氮相比,氮浆具有密度高、温度低、热容量大等特性,被认为是高温超导器件较为理想的冷却剂。而氮浆的流动传热性能研究对于氮浆的应用至关重要。氮浆的研究始于近十多年来,比氢浆的研究要少得多。原因在于后者对航天推进技术的应用具有很强的吸引力。目前关于氮浆的研究以实验为主,在理论及数值计算方面工作还稍显不足。影响氮浆流动压力损失的相关因素以及固氮颗粒对压力损失、传热特性的作用等都还不清楚。基于这样的背景,本文重点开展了如下几方面的工作：1.浆体流动的数值计算模型分析。由于两相流动的复杂性,采用数值计算进行模拟时,湍流模型及多相流模型的选取至关重要。本文介绍了几种常用的模型并分析了它们的优缺点、适用性和准确性,为后续进行浆体流动的模拟提供参考。2.利用CFD软件对氮浆管道流动特性进行数值模拟分析。着重分析了氮浆在水平圆管内流动的压力损失情况,得出影响压力损失的若干因素以及详细的影响关系。3.氮浆的实验室制备。根据实际情况搭建了氮浆制备实验台,成功制备出冰浆和氮浆。在氮浆制备过程中,对液氮浴的降温情况进行了分析,比较了在不同抽速下氮浆的降温曲线及最终氮浆状态的差异。4.固氮颗粒受热融化的数值模拟分析。对氮浆管道传热特性进行分析,着重分析固氮颗粒融化情况,得到了颗粒直径变化的二维结果图。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
主要符号表  9-10
第一章绪论  10-20
  1-1 课题背景及意义  10-12
  1-2 国内外研究现状  12-18
    1-2-1 制备方法  12-14
    1-2-2 参数测量  14-15
    1-2-3 流动传热特性  15-18
  1-3 本文的主要工作  18-20
第二章氮浆固液两相流数值计算模型研究  20-33
  2-1 前言  20
  2-2 浆体流动湍流处理方法  20-26
    2-2-1 湍流的数值模拟方法  21
    2-2-2 两方程模型  21-24
    2-2-3 近壁处理  24-25
    2-2-4 大涡模拟方法  25-26
  2-3 固液两相流处理方法  26-31
    2-3-1 多相流研究方法  26-27
    2-3-2 混合模型  27-29
    2-3-3 欧拉模型  29-31
  2-4 本章小结  31-33
第三章水平管道内氮浆流动特性分析  33-43
  3-1 前言  33
  3-2 数学物理模型  33-35
  3-3 求解设置  35-36
  3-4 模拟结果及分析  36-40
    3-4-1 压降模拟分析  36-38
    3-4-2 相关影响因素  38-39
    3-4-3 管道摩擦系数  39-40
  3-5 大涡模拟管道流动压降  40-42
  3-6 本章小结  42-43
第四章氮浆的制备及其性状特性探索  43-53
  4-1 前言  43-44
  4-2 浆体制备试验装置  44-46
    4-2-1 试验装置概述  44-45
    4-2-2 温度与压力的测量  45-46
  4-3 浆体的制备实验  46-49
    4-3-1 冰浆的制备与特性观察  46
    4-3-2 氮浆的制备与贮存特性观察  46-49
  4-4 氮浆颗粒管道内融化数值模拟  49-52
    4-4-1 数学物理模型  49
    4-4-2 参数设置及自定义程序  49-50
    4-4-3 模拟结果及分析  50-52
  4-5 本章小结  52-53
第五章全文总结与展望  53-55
  5-1 全文总结  53-54
  5-2 前景与展望  54-55
参考文献  55-59
附录一颗粒融化的C程序  59-64
附录二攻读硕士学位期间发表文章目录  64-65
致谢  65

水平管道内氮浆的流动传热特性研究

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