基于(火积)耗散极值原理的变管管内流场优化-研究

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1、U山东大学硕士学位论文ABSTRACTinChineseCoNTENTSABSTRACTinEnglish⋯⋯⋯⋯⋯NoMENCLATURE⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．CHAPTER1INTRoDUCTIONVl1．1ResearchBackground⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．．⋯⋯．⋯⋯．．．⋯．⋯⋯⋯．⋯．．I1．2Presentresearchofheattransferenhancementtechnique．⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．11．3Researchmethodsofheattransferenhancementtechnique⋯．．⋯

2、⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．31．4Introductiontofieldsynergyprinciple⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．31．5Performanceevaluationcriteriaforheattransferenhancementtechnique⋯．⋯．．．41．6IntroductiontoEntransyandEntransydissipationextremeprinciple．．．．．．．．．．．．．．．．．．41．6．1Me觥ementofdissipation⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．51．6．2

3、Optimizationofheattransfersysterm⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．6．2Optimizationofheattransfersysterm⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8CHAPTER2N17MERICAI。CAl。CUL-江IoNANDANALYSISOFORIGNIALANDOPTIMIZEDFLOWFIELDSOFACURVDTUBE2．IGoverningequationsandnumericalsimulationmodel⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．102．2PECcomparisonoforigi

4、nalandoptimizedflowfield．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯152．3Flowfieldcomparisonandanalysisoforiginalandoptimizedflowfield．⋯⋯．．172．4Conclusions⋯．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯26CHAPTER3Flowfieldanalysisofcurvedtubeswithinner-loopedHbs⋯⋯⋯⋯⋯．Ⅲ㈨Ⅲ⋯●●●m⋯●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●ⅢⅢ●川⋯Ⅲ川●●●●●●●●●●●●●●

5、●●●●●●●●●●●●●●●●●●．．．．．．．⋯⋯⋯⋯27：；．1Optimizationstrategy⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．273．2Flowfieldanalysisofcurvedtube、析mpositive-lean—inner-loopedribs⋯⋯⋯．．283．2．1Numericalsimulationmodel⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯283．2．2Numericalsimulationresultsanalysis⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28III5．1Maincont

6、entsandconclusions⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．815．2Innovations⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．825．3DefectS⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．82Refefence⋯⋯⋯⋯．PublishedpapersduringmasterperiodAcknowledgement⋯⋯⋯．．85⋯⋯．⋯．86山东大学硕十学位论文摘要弯管是工程中常用的换热元件之一。本文将火积耗散极值原理应用于弯管管内层流对流换热，建立数学模型，数值计

7、算得到弯管管内层流对流换热火积耗散取得极值时的流场，称为优化流场。数值模拟结果表明，优化流场在各研究工况下，PEC提高幅度普遍高于70％，最高高于150％。应用场协同原理分析优化流场径向截面强化传热机理。对比优化流场与原型流场截面速度场可发现，在附加体积力作用下，优化流场在流体中心区域产生较大的切向速度，通过流体粘性带动边界附近流体产生切向速度，使整个流域内流体做轴向螺旋流动。运动方式的改变使得优化流场截面温度梯度场均匀性增加，换热表面附近温度梯度加大，边界层附近协同角余弦值提高。在优化流场截面表面传热系数高的区域通常具有较大