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橫管降膜傳熱器被廣泛應(yīng)用于化工、制冷、石油冶煉、海水淡化和食品加工等諸多領(lǐng)域。本項(xiàng)目針對(duì)橫管降膜過程中的流型轉(zhuǎn)換問題，以實(shí)驗(yàn)研究為主要手段，以探討如滯后現(xiàn)象為側(cè)面切入點(diǎn)，引入實(shí)驗(yàn)流體物性和實(shí)驗(yàn)條件，深入討論橫管降膜過程中流型變化的過程機(jī)理、內(nèi)在規(guī)律和影響因素。從本質(zhì)上揭示流動(dòng)過程中特殊現(xiàn)象的產(chǎn)生原因和影響機(jī)理，進(jìn)而探討各因素在流態(tài)變化中的影響因子，以此為依據(jù)，構(gòu)建科學(xué)可靠的流型量化判定標(biāo)準(zhǔn)。此外，還將建立復(fù)雜不平衡力勢(shì)下的流動(dòng)過程本構(gòu)方程，提出準(zhǔn)確的數(shù)值計(jì)算方法，搭架物理模型。在此基礎(chǔ)上，分析流動(dòng)過程中的宏觀現(xiàn)象和微細(xì)現(xiàn)象驅(qū)動(dòng)因素的動(dòng)態(tài)演化理論過程，提出流態(tài)和微細(xì)現(xiàn)象與動(dòng)力學(xué)參數(shù)間的非線性作用規(guī)律和物理機(jī)理。以期為發(fā)展更為高效的橫管降膜蒸發(fā)器提供必要的理論依據(jù)和設(shè)計(jì)指導(dǎo)。

橫管降膜傳熱器被廣泛應(yīng)用于化工、制冷、石油冶煉、海水淡化和食品加工等諸多領(lǐng)域。本項(xiàng)目針對(duì)橫管降膜過程中的流型轉(zhuǎn)換問題，以實(shí)驗(yàn)研究為主要手段，通過選取特定物性的流體，改變噴淋密度、管徑、管間距等實(shí)驗(yàn)參數(shù)，以高速攝像為主要數(shù)據(jù)采集方式，結(jié)合前期學(xué)者們的研究結(jié)果，確定了較為準(zhǔn)確的流型判定準(zhǔn)則。基于大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了可準(zhǔn)確模擬流動(dòng)過程的數(shù)值模型，利用數(shù)值分析將實(shí)驗(yàn)過程中間斷的數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)全成為連續(xù)規(guī)律曲線，剖析了橫管降膜過程中流型轉(zhuǎn)換宏觀和微觀過程，深入探討了流型轉(zhuǎn)換的主要因素和內(nèi)在機(jī)理。構(gòu)建了科學(xué)可靠的復(fù)雜不平衡力勢(shì)下的流動(dòng)過程本構(gòu)方程，提出了流態(tài)和微細(xì)現(xiàn)象與動(dòng)力學(xué)參數(shù)間的非線性作用規(guī)律和物理機(jī)理。針對(duì)流動(dòng)過程中的滯后現(xiàn)象，開展了特定的實(shí)驗(yàn)研究，探尋到了滯后現(xiàn)象出現(xiàn)的原因和規(guī)律，對(duì)其各影響因素見的因次關(guān)系進(jìn)行了量化分析。此外，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了此前未預(yù)料到的特殊物理現(xiàn)象，包括滑移液滴出現(xiàn)、跳躍、非融合運(yùn)動(dòng)、飛濺和液膜空洞的產(chǎn)生與消弭，在橫管降膜流動(dòng)過程的進(jìn)一步研究中將針對(duì)這些特殊現(xiàn)象開展指向性研究。本項(xiàng)目完成了任務(wù)書中的既定任務(wù)，為橫管降膜的流動(dòng)進(jìn)一步研究提供了必要的理論依據(jù)，相關(guān)的流動(dòng)數(shù)據(jù)庫和流型判定模型，為發(fā)展更為高效的橫管降膜蒸發(fā)器鋪墊了理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)指導(dǎo)。^[1]