基于有限單元法的污垢等效導熱系數計算.pdf

1、Mandelbrot率先提出并命名了一種探索自然界復雜形態(tài)的數學分支即分形理論，它是一門將不規(guī)則幾何形貌作為主要研究對象的幾何學，可以用來處理非線性系統中粗糙和雜亂的具有自相似性而不具有特征長度的幾何圖形。分形理論的應用領域在近二十年得到了充分的發(fā)展，并先后被眾多的學科所引入，并從根本上推動了各學科的發(fā)展?？朔芏嗖捎脗鹘y方法無法解決的問題，為非線性領域的探索提供了新的方向。
　　本文通過板式換熱器冷卻水動態(tài)污垢模擬系統獲取不同工

2、況下的污垢樣本，并拍攝污垢掃描電鏡圖；基于分形理論在MATLAB數學平臺上編寫分形維數應用程序，對顆粒污垢的分形維數進行計算，找出分形維數和各個參數之間的變化規(guī)律。應用Image-Pro Plus6.0對顆粒污垢的孔隙特征參數進行計算和分析，進而總結出污垢等效導熱系數與各個參數之間的變化規(guī)律。通過ANSYS編寫APDL語言建立污垢三維微觀孔隙網絡模型，通過控制模型參數變化量，以達到開展污垢的微觀孔隙—宏觀污垢熱阻特性研究的目的。再將所得

3、各項數據與利用穩(wěn)態(tài)平板法獲得的污垢熱阻、等效導熱系數通過 Origin軟件做線性擬合，最終得到污垢熱阻、等效導熱系數與其他參數間的線性關系，從而為減少污垢熱阻、增大導熱系數提供一定的參考價值。
　　結果表明，污垢具有分形特性，并且具有分形特性的兩個重要特征：自相似性和標度不變性；因此表面分形維數可以用來定量的表征污垢粗糙表面微觀形貌，并且在相同孔隙率的情況下，污垢三維網絡模型等效導熱系數隨孔隙尺寸的增大而增大；在相同孔隙尺寸的情況

4、下，污垢三維網絡模型等效導熱系數隨孔隙率的增加而減??；在相同孔隙率的情況下，改變孔隙尺寸對污垢等效導熱系數的影響?。辉谙嗤紫冻叽缜闆r下，改變孔隙率對污垢等效導熱系數的影響大。
　　污垢是一種復雜的多孔介質，熱量不僅可以通過固體骨架進行傳遞，而且可以通過內部復雜的孔隙進行傳遞。應用MATLAB對污垢微觀結構進行劃分，提取其特征參數，采用有限單元法模擬污垢微觀參數特征，計算在不同特征參數下污垢等效導熱系數變化規(guī)律，為計算換熱表面污垢