垂直降液膜的流體力學(xué)研究.pdf

1、本文建立了豎直管中氣液并流條件下降液膜流動(dòng)的二維模型，以水和空氣為介質(zhì)，采用多相流方法，在流體力學(xué)軟件 FLUENT求解器中進(jìn)行數(shù)值求算，對(duì)降液膜的波動(dòng)、液膜的流體力學(xué)特征、恒定壁面溫度下的傳熱分段進(jìn)行了研究。
　　降液膜流動(dòng)過程中，液膜有不同的波動(dòng)特征，通過模擬總結(jié)了不同氣液相雷諾數(shù)下的流型，在不同高度處主要有：滴狀流、層流、層流-湍流和波狀湍流，入口區(qū)主要為較平滑的層流，小振幅高頻率波動(dòng)；發(fā)展區(qū)以層流-波狀流為主；穩(wěn)定區(qū)液膜波

2、以大振幅波為主，大振幅波之間有小振幅波。對(duì)于液膜波動(dòng)和液膜表面速度以及壁面剪切力的關(guān)系進(jìn)行了分析，最后考察了表面張力和氣液接觸角對(duì)液膜波動(dòng)的影響。
　　對(duì)液膜速度分布研究發(fā)現(xiàn)，液膜內(nèi)速度類似拋物線形分布，平滑液膜內(nèi)速度分布與Nusselt預(yù)測(cè)一致，而波動(dòng)液膜中速度的最大值并未出現(xiàn)在液膜表面。氣液界面處液膜速度分為x、y方向矢量，對(duì)于流動(dòng)不同區(qū)域液膜表面的兩個(gè)方向的速度進(jìn)行了分析。隨著入口距離的增加，壁面剪切力由無規(guī)律到周期性波動(dòng)，

3、波動(dòng)頻率增加。氣相雷諾數(shù)對(duì)于壁面剪切力無影響，但隨著液相雷諾數(shù)的增加，剪切力隨之增加。對(duì)穩(wěn)定區(qū)剪切力的模擬值與Nusselt預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較，模擬值小于理論預(yù)測(cè)值。對(duì)于層流和湍流液膜厚度進(jìn)行研究，分別得出了無量綱液膜厚度關(guān)系式。
　　恒定壁面溫度時(shí)，入口區(qū)液膜中溫度迅速升高達(dá)到穩(wěn)定；發(fā)展區(qū)液膜中溫度緩慢上升后保持穩(wěn)定；在穩(wěn)定區(qū)液膜中溫度呈現(xiàn)螺旋式持續(xù)上升。對(duì)液膜表面溫度研究發(fā)現(xiàn)，壁面溫度增加，液膜表面溫度增加；液膜表面溫度與液膜波動(dòng)