本文主要研究内容
作者年显勃（2019）在《湍流横掠多孔介质的传输机理及交界面滑移规律研究》一文中研究指出：所谓的多孔介质是由固体骨架和骨架分割成的孔隙构成的物质。油气开采中的天然裂缝和人工裂缝,热管、建筑围护结构和保温材料均可看作是多孔介质。多孔介质与流体之间的传热传质是一个复杂的耦合过程,广泛应用于生产和工程应用的各个领域。例如油、气开采中油、气在油气层与裂缝间的耦合流动问题,热管中工作介质在蒸汽通道与多孔毛细芯之间的耦合流动和换热等。流体与多孔介质之间的传输机理本就十分复杂,湍流流动更是加大求解的难度。尤其是湍流流体横掠多孔介质时界面处的滑移效应对混合区域内流体流动及流体与多孔介质间的传输机理都有很大影响。因此,混合区域交界面的处理及滑移效应的影响规律是许多研究的重点。本文在前人研究的基础上,采用理论分析、数值模拟与实验验证相结合的方法,对湍流流体横掠多孔介质的传输机理与滑移规律进行了研究。本文将湍流流体横掠多孔介质的混合区域简化成二维物理模型。选取与Mohais相同的数学方法描述了流体区域湍流的流动。将纯流体区域视为通道,将通道壁等效为多孔介质墙壁,并采用摄动法以雷诺数为摄动量求解了非线性方程。与以往的研究不同的是,在流体与多孔介质的界面处采用了由Ochoa-Tapia和Whitaker提出的剪切跳跃条件。以剪力跳跃条件作为主要边界条件求得与流动和传热相关的解析解。通过对该解析解的分析,研究了渗透系数、通道宽度、剪切跳跃度和有效动力粘度对通道内流动和传热的影响。得到了通道内轴向速度随特征参数的变化规律及换热灵敏度。建立了由混合区域的特征参数(h,K,β,λ)表征的二维湍流数学模型。采用有限体积法对流体与多孔介质混合区域进行宏观尺度下的数值模拟。本文采用单区域法模拟,将自由流与多孔介质看做一个整体,求解混合区域内的流体流动。采用单区域法求解混合区问题,不需要对界面进行处理,即可满足界面温度、剪切力、速度、压力和相关流量的边界条件的连续性。我们用fluent中的用户定义函数(User Defined Function,UDF)定义了流体的入口速度函数和输运方程的源函数。流体区域与多孔介质区域的控制方程原本是不相同的。我们通过控制UDF在Fluent中定义的源项来实现用一组控制方程控制整个混合区的目的,从而实现单域法。再通过与双域法数值模拟的比较,验证了该方法的准确性和可行性。然后,讨论了不同物理参数对流体与多孔介质界面滑移特性的影响,总结了速度滑移效应的机理,为传热和传质的研究奠定了基础。搭建可视化的流体与传热实验台,对流体横掠多孔介质的传热传质特别是交界面处的滑移效应进行实验研究。本实验台利用超声多普勒测速仪(Ultrasound Doppler Velocimetry,UDV)可以直接获得流体多孔介质内部的流动情况的优点,通过对安装有多孔介质底床的透明玻璃槽道内选定的竖直截面上足够多点瞬时速度的测量即可获得流体与多孔介质混合区域的流动分布,通过更换不同的多孔介质底床研究孔隙率、渗透率等多孔介质特征参数对滑移及整个流场速度分布的影响。发现雷诺数和相对水位高度对滑移速度的影响较大,交界面处的滑移速度随着雷诺数的增大而增大,随着相对水位深度的增加而减小。而孔隙率对滑移速度的影响较小。自由流为多相流且多孔介质尺度足够小时毛细力作用将不可忽略,毛细力作用下两相流流动问题有待深入研究。在单向流仿真的基础上,利用VOF模型和UDF在动量方程中添加毛细力源项,对多孔介质和流体混合区域的两相流模型进行模拟仿真。实验结果表明在体积分数梯度基本保持不变的前提下,多孔介质最大抽吸高度与其内部微通道所提供的毛细力存在确定的关系。
Abstract
suo wei de duo kong jie zhi shi you gu ti gu jia he gu jia fen ge cheng de kong xi gou cheng de wu zhi 。you qi kai cai zhong de tian ran lie feng he ren gong lie feng ,re guan 、jian zhu wei hu jie gou he bao wen cai liao jun ke kan zuo shi duo kong jie zhi 。duo kong jie zhi yu liu ti zhi jian de chuan re chuan zhi shi yi ge fu za de ou ge guo cheng ,an fan ying yong yu sheng chan he gong cheng ying yong de ge ge ling yu 。li ru you 、qi kai cai zhong you 、qi zai you qi ceng yu lie feng jian de ou ge liu dong wen ti ,re guan zhong gong zuo jie zhi zai zheng qi tong dao yu duo kong mao xi xin zhi jian de ou ge liu dong he huan re deng 。liu ti yu duo kong jie zhi zhi jian de chuan shu ji li ben jiu shi fen fu za ,tuan liu liu dong geng shi jia da qiu jie de nan du 。you ji shi tuan liu liu ti heng lve duo kong jie zhi shi jie mian chu de hua yi xiao ying dui hun ge ou yu nei liu ti liu dong ji liu ti yu duo kong jie zhi jian de chuan shu ji li dou you hen da ying xiang 。yin ci ,hun ge ou yu jiao jie mian de chu li ji hua yi xiao ying de ying xiang gui lv shi hu duo yan jiu de chong dian 。ben wen zai qian ren yan jiu de ji chu shang ,cai yong li lun fen xi 、shu zhi mo ni yu shi yan yan zheng xiang jie ge de fang fa ,dui tuan liu liu ti heng lve duo kong jie zhi de chuan shu ji li yu hua yi gui lv jin hang le yan jiu 。ben wen jiang tuan liu liu ti heng lve duo kong jie zhi de hun ge ou yu jian hua cheng er wei wu li mo xing 。shua qu yu Mohaisxiang tong de shu xue fang fa miao shu le liu ti ou yu tuan liu de liu dong 。jiang chun liu ti ou yu shi wei tong dao ,jiang tong dao bi deng xiao wei duo kong jie zhi qiang bi ,bing cai yong she dong fa yi lei nuo shu wei she dong liang qiu jie le fei xian xing fang cheng 。yu yi wang de yan jiu bu tong de shi ,zai liu ti yu duo kong jie zhi de jie mian chu cai yong le you Ochoa-Tapiahe Whitakerdi chu de jian qie tiao yue tiao jian 。yi jian li tiao yue tiao jian zuo wei zhu yao bian jie tiao jian qiu de yu liu dong he chuan re xiang guan de jie xi jie 。tong guo dui gai jie xi jie de fen xi ,yan jiu le shen tou ji shu 、tong dao kuan du 、jian qie tiao yue du he you xiao dong li nian du dui tong dao nei liu dong he chuan re de ying xiang 。de dao le tong dao nei zhou xiang su du sui te zheng can shu de bian hua gui lv ji huan re ling min du 。jian li le you hun ge ou yu de te zheng can shu (h,K,β,λ)biao zheng de er wei tuan liu shu xue mo xing 。cai yong you xian ti ji fa dui liu ti yu duo kong jie zhi hun ge ou yu jin hang hong guan che du xia de shu zhi mo ni 。ben wen cai yong chan ou yu fa mo ni ,jiang zi you liu yu duo kong jie zhi kan zuo yi ge zheng ti ,qiu jie hun ge ou yu nei de liu ti liu dong 。cai yong chan ou yu fa qiu jie hun ge ou wen ti ,bu xu yao dui jie mian jin hang chu li ,ji ke man zu jie mian wen du 、jian qie li 、su du 、ya li he xiang guan liu liang de bian jie tiao jian de lian xu xing 。wo men yong fluentzhong de yong hu ding yi han shu (User Defined Function,UDF)ding yi le liu ti de ru kou su du han shu he shu yun fang cheng de yuan han shu 。liu ti ou yu yu duo kong jie zhi ou yu de kong zhi fang cheng yuan ben shi bu xiang tong de 。wo men tong guo kong zhi UDFzai Fluentzhong ding yi de yuan xiang lai shi xian yong yi zu kong zhi fang cheng kong zhi zheng ge hun ge ou de mu de ,cong er shi xian chan yu fa 。zai tong guo yu shuang yu fa shu zhi mo ni de bi jiao ,yan zheng le gai fang fa de zhun que xing he ke hang xing 。ran hou ,tao lun le bu tong wu li can shu dui liu ti yu duo kong jie zhi jie mian hua yi te xing de ying xiang ,zong jie le su du hua yi xiao ying de ji li ,wei chuan re he chuan zhi de yan jiu dian ding le ji chu 。da jian ke shi hua de liu ti yu chuan re shi yan tai ,dui liu ti heng lve duo kong jie zhi de chuan re chuan zhi te bie shi jiao jie mian chu de hua yi xiao ying jin hang shi yan yan jiu 。ben shi yan tai li yong chao sheng duo pu le ce su yi (Ultrasound Doppler Velocimetry,UDV)ke yi zhi jie huo de liu ti duo kong jie zhi nei bu de liu dong qing kuang de you dian ,tong guo dui an zhuang you duo kong jie zhi de chuang de tou ming bo li cao dao nei shua ding de shu zhi jie mian shang zu gou duo dian shun shi su du de ce liang ji ke huo de liu ti yu duo kong jie zhi hun ge ou yu de liu dong fen bu ,tong guo geng huan bu tong de duo kong jie zhi de chuang yan jiu kong xi lv 、shen tou lv deng duo kong jie zhi te zheng can shu dui hua yi ji zheng ge liu chang su du fen bu de ying xiang 。fa xian lei nuo shu he xiang dui shui wei gao du dui hua yi su du de ying xiang jiao da ,jiao jie mian chu de hua yi su du sui zhao lei nuo shu de zeng da er zeng da ,sui zhao xiang dui shui wei shen du de zeng jia er jian xiao 。er kong xi lv dui hua yi su du de ying xiang jiao xiao 。zi you liu wei duo xiang liu ju duo kong jie zhi che du zu gou xiao shi mao xi li zuo yong jiang bu ke hu lve ,mao xi li zuo yong xia liang xiang liu liu dong wen ti you dai shen ru yan jiu 。zai chan xiang liu fang zhen de ji chu shang ,li yong VOFmo xing he UDFzai dong liang fang cheng zhong tian jia mao xi li yuan xiang ,dui duo kong jie zhi he liu ti hun ge ou yu de liang xiang liu mo xing jin hang mo ni fang zhen 。shi yan jie guo biao ming zai ti ji fen shu ti du ji ben bao chi bu bian de qian di xia ,duo kong jie zhi zui da chou xi gao du yu ji nei bu wei tong dao suo di gong de mao xi li cun zai que ding de guan ji 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自山东大学的年显勃，发表于刊物山东大学2019-07-16论文，是一篇关于多孔介质论文,滑移效应论文,单域法仿真论文,超声多普勒测速仪论文,毛细力论文,山东大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自山东大学2019-07-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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