动载对含相变胶囊制冷剂自然对流换热影响
作为一种能有效的强化对流换热的新型功能性热流体，相变微胶囊悬浮液在生产生活中具有很高的应用价值。本文主要对相变微胶囊悬浮液的自然对流性能以及动载对其影响进行了研究。 论文首先建立了二维封闭方腔侧加热自然对流模型，使用Fluent软件进行了模拟计算。通过比较数值计算结果与参考文献值，验证了模型和计算方法的正确性。 其次，基于等效比热模型建立了含有相变微胶囊的悬浮液自然对流的数学模型，分析了相变微胶囊对于对流换热的强化作用。结果表明，在相同瑞利数的情况下，不同体积分数的相变微胶囊悬浮液的温度分布基本相同，随着悬浮液体积分数的增加，流体粘度增大且流速降低，悬浮液的强化作用随着微胶囊体积分数的增大而增大，体积分数为0.15的悬浮液的对流换热强度提升了约25%；在相同体积分数情况下，方腔内对流换热强度随着瑞利数Ra的增大而增大。 随后，基于等效比热模型建立了三维方腔下的相变微胶囊悬浮液自然对流模型。考察了三个坐标轴方向以及复合情况下动载对悬浮液对流换热性能的影响。数据表明，在与温度梯度和重力均垂直的方向上，动载对于对流换热强度的影响主要取决于其大小，随着动载的增大，对流换热强度也随之增大。在与温度梯度平行的方向上，动载对于对流换热的影响具有很强的方向性，若动载引起的惯性力方向与温度梯度方向相同，此时随着动载大小的增大，对流换热强度反而减小。若动载引起的惯性力方向与温度梯度方向相反，则对流换热强度随动载的增大而增大。在竖直方向上，动载对于对流换热强度的影响与动载和重力的相对大小和方向有关，动载引起的惯性力与重力的合力越大，动载对于对流换热强度的强化效果就越明显。对于温度梯度与重力场方向组成的平面上复合方向的动载，分析了当动载引起的惯性力与水平面成不同夹角时对流换热强度变化，得出了一个在定动载下对于自然对流换热强度起强化作用的角度范围。 本文数值研究了相变微胶囊悬浮液在侧加热方腔内的自然对流换热特性，并分析了动载、体积分数、瑞利数对其对流换热性能的影响，可供相关研究和应用参考。
相变微胶囊;自然对流;封闭方腔;数值模拟
南京航空航天大学
硕士
人机与环境工程
宋保银
2017
中文
TK124
2019-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）