层流脉动流动对流换热特性数值研究

"层流脉动流动对流换热数值分析 (2011年) - 哈尔滨工程大学学报" 本文是2011年发表在《哈尔滨工程大学学报》上的一篇工程技术论文，由王畅、高璞珍和许超三位作者共同完成。研究的主要目的是改进换热器设计方法并提高设备换热效率，其核心内容是对层流脉动流动下的对流换热特性进行了数值分析。 在研究中，研究人员构建了一个恒定热流密度加热的圆管内层流脉动流动的数学模型。通过这个模型，他们能够模拟和分析流量脉动条件下的流动和传热行为。研究发现，在脉动流动状态下，速度和压降的变化呈现同周期性，但存在相位差。随着脉动频率的增加，这个相位差逐渐接近π/2。这意味着随着流动脉动的加快，速度和压降之间的动态响应变得更加滞后。 对于脉动速度的径向分布，研究显示在特定频率范围内存在环状效应。随着频率的增大，速度脉动的幅值减小，但环状效应变得更为显著。这可能意味着在高频脉动下，流动模式的不均匀性增加，可能导致更复杂的流动结构。 此外，关于温度脉动幅度，研究发现它会随着脉动频率和普朗特数的增加而减小，而随着速度脉动幅度的增加而增加。普朗特数是流体动力学和热传递中的一个重要无量纲数，它的变化反映了流体粘性和热传导的相对重要性。因此，脉动流动条件下的温度分布受到这些参数的强烈影响。 这些发现对于理解和优化换热器设计具有重要意义，因为它们揭示了脉动流动如何影响流体的动态特性和传热效率。通过调整脉动频率、普朗特数以及脉动幅度，工程师可以更好地控制和改善换热器的性能，从而提高能源利用效率和设备运行的稳定性。 关键词包括：脉动流、层流、径向速度分布和径向温度分布。这些关键词涵盖了研究的核心概念，强调了研究关注的是流动的动态特性以及这些特性对传热过程的影响。 该研究的成果为工程实践中换热器设计提供了理论依据，有助于推动相关领域的科技进步。通过数值分析的方法，研究者能够在没有物理实验的情况下深入理解复杂流动和传热现象，为实际工程应用提供了宝贵的理论指导。