正弦与方波脉动冲击射流的传热特性对比研究

"脉动冲击射流的传热特性研究 (2011年)，邱淑霞，江影，徐鹏，中国计量学院学报" 在2011年中国计量学院学报发表的研究中，作者邱淑霞、江影和徐鹏深入探讨了脉动冲击射流的传热特性和其在工程技术中的应用。这项研究主要关注的是如何理解和优化脉动流体的传热传质特性，特别是温度相关热物理性质对靶面局部努塞尔数（Nu）分布的影响。 首先，研究人员通过数值模拟对比了正弦脉冲和方波脉冲两种不同形式的非稳态脉动冲击射流。他们发现，单个正弦脉冲在增强传热方面效果并不显著，这意味着在这种情况下，射流对目标表面的热量传递增强并不明显。相反，采用方波脉冲时，强化传热的效果非常明显。这可能是因为方波脉冲具有更强烈的流动不稳定性，能够更有效地扰动边界层，从而增加热交换。 对于脉动冲击射流的流场分析揭示了一个关键发现：靶面上的瞬态换热效率与非线性热力学和水力学边界层的动态演变紧密相关。非线性热力学涉及到温度变化对流体性质的影响，如热容、导热系数等，这些因素在脉动流中会随着时间和位置的改变而变化。水力学边界层则指的是流体与固体表面接触区域内的流动特性，其厚度和速度梯度的变化直接影响传热效率。 在脉动冲击射流中，边界层的动态行为是关键，因为它决定了热量如何从高速射流传递到静止的靶面。当边界层受到脉动影响时，其厚度和速度分布会经历周期性的变化，从而在靶面上引起局部热流的强烈波动。这种波动可以增加湍流，提高混合效率，进而增强换热。 此外，研究还可能涉及到如何通过调整脉动参数（如脉冲频率、振幅等）来优化传热性能，这对于设计高效冷却系统或热管理设备具有重要意义。例如，在航空航天、汽车工程和电子设备冷却等领域，脉动冲击射流的这种特性可以用于提高散热效率，降低设备过热的风险。 总结而言，该研究揭示了脉动冲击射流中正弦和方波脉冲对传热特性的影响，以及非线性热力学和水力学边界层动态变化在其中的作用。这些发现为理解和利用脉动流体的特性提供了理论基础，并可能推动未来在相关工程应用中的技术创新。