圆盘平动与转动周面对流换热比拟研究

摘要

本文采用热/质比拟原理和萘升华技术，在2.46m/s-22.86m/s的风速范围内，对平动与转动时圆盘周面对流换热规律进行分析研究。
　　 在综述圆盘(或旋转圆盘)及对流换热研究内容的基础上，分析了国内外对圆盘表面研究的进展以及开展本课题研究的目的和意义，给出了本文的主要研究内容和可能的研究成果。
　　 根据风洞实验设计主要内容及萘升华实验要求，给出了风洞试验台、试验元件设计、测量仪器的选择和使用方法等内容。在此基础上，得出了光滑周面对流换热萘升华实验的基本参数表、萘升华量表和空气状态参数表。
　　 通过对光滑周面实验结果做无因次化处理，得到了局部努赛尔数与局部雷诺数的关系式。进而分析了对转动过程以及平动与转动耦合过程中的圆盘光滑周面对流换热情况，得到了圆盘光滑周面对流换热特性与风速的关系。厚圆盘局部努塞尔数的值均小于厚度为20mm圆盘光滑周面的值，且随着圆盘转速的增加，圆盘厚度对对流换热的影响亦有减小的趋势。
　　 另外，对非光滑周面结构进行了萘升华比拟研究，得到了纵向周面、横向周面和块状周面的局部努赛尔数与局部雷诺数的关系式，作者研究了转动过程、平动与转动耦合过程中圆盘周面对流换热特性，并分析了风速对圆盘周面对流换热的影响。
　　 在实验雷诺数范围内，随着圆盘转速的增加，其周向表面结构的变化对对流换热的影响越来越小。平动与转动耦合过程中，随着速度的增加，光滑表面、纵向表面、横向表面、块状表面的对流换热系数依次减小，且各个离散点相应对流换热系数的差值基本一致。无论有无风速的影响，光滑表面结构对流换热系数始终为最大，块状表面结构对流换热系数最小，而纵向表面结构和横向表面结构因为风速的影响，其换热效果也有明显不同。