壁面扰流影响边界层湍流拟序结构及强化传热研究

通过壁面扰流实现强化对流换热是被动式强化传热的有效方法之一。根据雷诺比拟原理，流体在强迫对流传热的过程中换热系数会随着流动阻力的增大而增加，这一特性造成了壁面扰流强化对流换热往往伴随着流动阻力的增大，有时甚至流阻增大比高于传热增强比。已有研究成果表明，流场中流体动量和热量传输与湍流拟序结构存在着密切的关系。在某些条件下，由于湍流逆序结构的作用，雷诺比拟原理不再完全适用。据此，本项目将研究壁面扰流对湍流拟序结构的被动控制，揭示湍流拟序结构影响传热和流动特性的机理，寻求适合的壁面扰流元形式和结构参数，以实现传热强化和流动减阻（阻力增加最小）。本项目研究方法采用PIV对扰流元作用下的边界层湍流结构进行测量，采用红外热像仪对温度场进行可视化分析，并与数值模拟计算及对流换热和阻力特性实验相结合。本项目对认识湍流拟序结构被动控制及其对流场和温度场的影响机理、进而研究有效的被动式强化传热技术有重要意义。