论文题目: 一种制取流体冰新方法的数值模拟研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 制冷及低温工程
作者: 周英贵
导师: 袁竹林
关键词: 流体冰,相变,多相流,颗粒碰撞,数值模拟,温度场
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文采用数值模拟方法,对一种新型制取流体冰的方法进行了模拟研究,对其中一些关键问题进行了探讨,取得了相应的研究结果和结论。该新型制取流体冰方法的机理是通过一个特殊设计的雾化装置,把低温油介质均匀的导入一个直立的制冰通道,而把水雾化成细小水滴喷入制冰通道中的油介质环境中,水滴在油介质中被冷却直至结成冰颗粒,水滴在介质油中产生相变,所以在这个过程中水和油的流动是水滴,冰颗粒和油介质的多相流动。本文根据工艺的特性和要求,查阅相关文献和资料,找出了较为合适的两种油类介质:变压器油和缝纫机油,并做与水的相溶性对比试验。根据新型的制取流体冰方式,本文采用欧拉-拉格朗日数值模拟的方法对对油水多相流动混和物中的连续介质油和离散相水滴分别建立适时动态分布参数模型和离散颗粒轨道模型,对单个颗粒采用空间离散和时间离散的方法对水滴颗粒的内部导热和水滴表面与外界油介质对流换热进行数值模拟计算,得到了粒径,相对速度,通道管径等因素对水滴结冰时间的影响规律,同时运用颗粒轨道模型跟踪到具体的颗粒,模拟计算了喷入制冰通道中的水滴之间的碰撞特性和规律,通道进出口处的水滴的粒径分布状况,并相应的得到了介质油的速度场,温度场和水滴在油介质中的速度场,温度场。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 冰蓄冷技术研究的背景
1.2 冰蓄冷技术研究现状
1.3 流体冰技术制取方法及性能特点
1.4 本课题研究的目的及主要内容
1.4.1 本课题的目的
1.4.2 本课题研究的主要内容
1.5 本章小结
第二章 制取流体冰新方法工艺介绍
2.1 制冰系统装置说明
2.1.1 雾化喷头装置
2.1.2 制冰通道
2.1.3 冰晶过滤装置及蓄冷罐
2.1.4 油介质泵和水泵
2.1.5 其它辅助设备及部分辅材
2.2 制冰系统性能概述
2.2.1 对油介质性能基本要求
2.2.2 制冰系统性能优点
2.3 制取流体冰新方法所涉及的关键问题
2.4 本章小结
第三章 载冷油介质的特性分析及选择
3.1 载冷油介质特性分析
3.1.1 冷冻机油特性分析
3.1.2 变压器油特性分析
3.1.3 其它油类的特性分析
3.1.4 各油介质的运动粘度和含水量对比分析
3.2 油介质与水的相溶性试验分析
3.3 本章小结
第四章 基本理论分析及计算模型建立
4.1 基本理论分析
4.1.1 水的相变理论
4.1.2 水的雾化理论及雾化模型的选取
4.1.3 水滴的碰撞理论分析
4.1.4 水滴粒径分布理论
4.2 连续相油介质的流动控制方程
4.3 离散相水滴的颗粒轨道模型
4.3.1 水滴的受力分析
4.3.2 离散相水滴边界条件
4.4 离散相水滴的传热计算模型
4.4.1 水滴的物理模型
4.4.2 水滴与油介质传热的数学模型
4.5 离散相与连续相耦合计算模型
4.5.1 动量交换
4.5.2 能量交换
4.5.3 质量交换
第五章 数值模拟计算方法
5.1 数值模拟方法
5.1.1 欧拉－欧拉方法
5.1.2 欧拉－拉格朗日方法
5.1.3 拉格朗日－拉格朗日方法
5.2 网格的划分
5.3 水滴相变传热求解方法
5.3.1 空间离散
5.3.2 时间离散
5.3.3 水滴内部节点差分方程
5.3.4 n 号节点差分方程
5.3.5 水滴相变潜热的处理方法
5.4 离散相模型的求解过程
第六章 模拟结果与分析
6.1 制冰通道计算模型
6.2 水滴在油介质中流动模拟计算分析
6.2.1 计算方法
6.2.2 计算条件
6.2.3 油介质与水滴流场分布
6.2.4 水滴在载冷油介质中的碰撞特性研究
6.2.4.1 不同初始温度的油介质中水滴的碰撞特性分析
6.2.4.2 水滴质量流量不同时水滴碰撞特性分析
6.2.4.3 油介质流速不同时的水滴碰撞特性分析
6.2.4.4 水滴与油介质混和流动稳定后碰撞特性分析
6.2.4.5 水滴粒径不同的颗粒碰撞特性分析
6.2.5 离散水滴在制冰通道中的粒径分布
6.3 水滴在油介质中传热的理论计算分析
6.3.1 水滴的物理特性比较
6.3.2 水滴处于静态的低温油介质中的理论传热计算
6.3.3 水滴处于动态的低温油介质中的传热计算分析
6.3.3.1 单颗粒水滴传热特性
6.3.3.2 不同粒径的水滴传热理论计算
6.3.3.3 油介质温度变化和不变化时传热理论计算分析
6.3.4 油介质不同粘度时理论传热计算
6.4 数值模拟（FLUENT）计算分析
6.4.1 相同制冰通道中不同粒径的水滴与油介质换热
6.4.2 相同制冰通道中不同水流量的水滴与油介质换热计算分析
6.4.3 相同水流量时不同制冰通道管径的水滴与油介质换热计算分析
6.4.4 相同水流量时不同油介质速度的水滴与油介质换热计算分析
6.4.5 相同水流量时不同油介质温度的水滴与油介质换热计算分析
6.4.6 4m,8m 冰筒中水滴-油介质传热数值计算
6.5 本章小结
第七章 结论和展望
7.1 全文总结
7.2 今后的研究展望
参考文献
致谢
作者简介
发布时间: 2007-06-11
参考文献
- [1].流体—结构耦合数值方法研究及其应用[D]. 林恩强.昆明理工大学2007
- [2].由一阶平均球形近似状态方程计算流体的热力学性质[D]. 王建召.广西大学2006
- [3].柱型阀内流体数值计算与研究[D]. 田太明.长安大学2005
- [4].考虑流体可压缩性的粘滞流体阻尼器理论与性能研究[D]. 何小伟.上海交通大学2014
- [5].管路系统流体数值建模及虚拟可视化研究[D]. 闫法义.山东大学2005
- [6].波纹管式流体阻尼隔振器动力学参数研究[D]. 李思梁.哈尔滨工业大学2016
- [7].微通道内流体混合过程强化的数值模拟研究[D]. 王昆.浙江大学2010
- [8].换热器管束流体弹性不稳定性的研究[D]. 尹泉.天津大学2010
- [9].流体浮筏隔振特性研究[D]. 冀建飞.湖南大学2012
- [10].管道系统减振方法及密封间隙流体激振力的影响因素研究[D]. 裴正武.北京化工大学2012
相关论文
- [1].过冷法动态冰浆制取的分析及实验[D]. 吴锐.华中科技大学2006
- [2].冰片式动态制冰系统传热特性研究[D]. 陈小雁.南京理工大学2006
- [3].冰输冷降温系统的研究与应用[D]. 张灿.山东科技大学2006
- [4].水在油介质中雾化特性的研究[D]. 章国芳.东南大学2006
- [5].结冰融冰过程的数值模拟[D]. 樊玲.南京航空航天大学2005
- [6].二元冰输送过程的摩阻与传热特性研究[D]. 魏娟.上海海事大学2005
- [7].直接接触式二元冰制备过程特性研究[D]. 樊建斌.上海海事大学2005
- [8].二元冰蓄冷系统测控技术的研究[D]. 钟栋梁.上海海事大学2005
- [9].动态冰晶制取系统的实验研究[D]. 柳飞.华中科技大学2005
- [10].二元冰流动特性研究[D]. 黄帅.上海海事大学2004