截面周期性变化通道内层流脉动流动的强化换热机理研究

对流动施加脉动扰动是强化低雷诺数层流换热的一种非常有效的方法。本项目采用传热实验与PIV实验相结合的方法，对截面周期性变化通道内的层流脉动流动强化换热进行研究，获取脉动流动的传热特性与瞬时速度场的定量信息。通过对瞬时速度场进行进一步的计算，求出在流体掺混过程中起关键作用的旋涡的旋转角速度、直径以及中心轨迹等流场结构的特性参数，并分析这些参数的周期性演变过程，导出流动参数与通道几何参数对流体掺混程度与掺混时间效率的影响规律。在此基础上，通过与传热实验结果做比较分析，从流体掺混的角度去解释截面周期性变化通道内层流脉动流动的强化换热机理。同时，研究流动参数与通道的几何参数对流动阻力的影响规律，掌握脉动流动条件下传热强化与驱动泵功率增加之间的相关关系。本研究将为生物、医药、化工及微电子领域的高效脉动换热系统的设计开发奠定重要的理论基础。

采用传热实验与PIV实验相结合的方法，对截面周期性变化通道内的层流脉动流动强化换热进行了研究。从PIV结果中求出了在流体掺混过程中起关键作用的旋涡的旋转角速度、直径以及中心轨迹等流场结构的特性参数，分析了这些参数的周期性演变过程，导出了流动参数与通道几何参数对流体掺混程度与掺混时间效率的影响规律。在此基础上，通过与传热实验结果做比较分析，从流体掺混的角度解释了截面周期性变化通道内层流脉动流动的强化换热机理。