水平管道內(nèi)氮漿的流動傳熱特性研究.pdf

1、漿態(tài)作為一種固態(tài)與液態(tài)共存的物質(zhì)(即在液體中含有固體小顆粒且其直徑一般可控制在幾十微米左右),在固體組分比例合適的情況下仍具有較好的流動性。目前受關(guān)注較多的低溫漿體主要是氫漿(溫度13.8K)和氮漿(溫度63.2K)。與過冷液氮相比,氮漿具有密度高、溫度低、熱容量大等特性,被認為是高溫超導(dǎo)器件較為理想的冷卻劑。而氮漿的流動傳熱性能研究對于氮漿的應(yīng)用至關(guān)重要。
　　 氮漿的研究始于近十多年來,比氫漿的研究要少得多。原因在于后者對航

2、天推進技術(shù)的應(yīng)用具有很強的吸引力。目前關(guān)于氮漿的研究以實驗為主,在理論及數(shù)值計算方面工作還稍顯不足。影響氮漿流動壓力損失的相關(guān)因素以及固氮顆粒對壓力損失、傳熱特性的作用等都還不清楚。
　　 基于這樣的背景,本文重點開展了如下幾方面的工作:
　　 1.漿體流動的數(shù)值計算模型分析。由于兩相流動的復(fù)雜性,采用數(shù)值計算進行模擬時,湍流模型及多相流模型的選取至關(guān)重要。本文介紹了幾種常用的模型并分析了它們的優(yōu)缺點、適用性和準(zhǔn)確性,為

3、后續(xù)進行漿體流動的模擬提供參考。
　　 2.利用CFD軟件對氮漿管道流動特性進行數(shù)值模擬分析。著重分析了氮漿在水平圓管內(nèi)流動的壓力損失情況,得出影響壓力損失的若干因素以及詳細的影響關(guān)系。
　　 3.氮漿的實驗室制備。根據(jù)實際情況搭建了氮漿制備實驗臺,成功制備出冰漿和氮漿。在氮漿制備過程中,對液氮浴的降溫情況進行了分析,比較了在不同抽速下氮漿的降溫曲線及最終氮漿狀態(tài)的差異。
　　 4.固氮顆粒受熱融化的數(shù)值模擬分析