描述二次流强度的无量纲参数及其与二次流强化传热对应关系的研究

二次流是流体流动中的一个常见的现象,是不同于主流的伴随流动，虽然比主流速度要小一个数量级，但它却可以大大强化对流传热，以致二次流在强化传热以及其它领域应用中有着重要地位。国内外学者对二次流及其应用进行了大量的研究工作，但是长期以来，国内外还未有文献对描述二次流强度的普遍适用的无量纲准则数进行过报道。为了能更好地认识和利用二次流，对二次流的强度应该有一明确的量化参数。本课题前期研究工作已提出一描述二次流强度的参数用来描述各种场合下二次流动，但是该参数为一有量纲数，随所研究物理模型尺寸等其它参数而发生变化，其规律不具有普遍适用性。本课题拟在前期工作的基础上，通过对不同场合二次流展开研究与分析，利用量纲分析方法获得具有普遍适用的描述二次流强度的无量纲参数；研究该参数与传热强化之间的对应关系。本项目的研究结果对于进一步深刻认识二次流及其强化传热机理、对有效应用二次流强化对流传热具有重要意义。

二次流是与主流方向垂直的横截面上的流动，在强化传热以及其它领域应用中有着重要地位，具有普适性的二次流强度参数的缺乏使得对二次流的认识处于定性分析层面。本项目在前期开展过程中认识到二次流与涡量在主流方向的分量密切相关，主流方向的涡通量绝对值表征了流体绕以主流方向为轴旋转的角速度，以此为基础，项目提出并定义了二次流强度的无量纲参数Se。Se具有明确的物理含义，它表征了因二次流所引起的惯性力与粘性力的比值，反映了伴随主流流动的二次流的流动情况。项目利用二次流无量纲参数Se定量的研究了多个典型二次流流动场合下的二次流强度、二次流强度与传热强化之间的关系等，证实了Se用于表征二次流强度的普遍适用性。Se为定量的研究二次流提供了有力的工具，丰富了流体力学基本理论。项目研究成果对于进一步深刻认识二次流及有效应用二次流强化对流传热具有重要意义。项目获甘肃省自然科学一等奖1项，已发表15篇论文，其中已被SCI 收录3篇，EI收录4篇，培养硕士研究生3名。