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三孔道布置方向对流动与热液动力学性能的影响:实验分析(净流与振荡流)

流体动力学 2024-12-23 v1

摘要

研究等间距沿圆形管布置的三孔道作为换热增强手段,适用于净流、振荡流和复合流。对连续孔道布置方向(一致或相反)进行全新、系统化的分析,以评估其对流动结构所致制造的变化及其对热液动力学性能的影响。结果涵盖 Nusselt 数、净摩擦系数和振荡摩擦系数,以及使用 PIV 在实验中测量的瞬时速度场。该研究在净雷诺数范围内进行 50<Ren<100050 < Re_n < 1000 和振荡雷诺数范围 0<Reosc<7500 < Re_{osc}< 750, dimensionless 幅值 x0/D=0.5x_0/D = 0.5Pr=65Pr=65。在无振荡流情况下,反向孔道将湍流过渡从 Ren=100Re_n = 100 推迟至 5050,在 Ren>50Re_n > 50 时增加净摩擦系数(增加 40%),在 Ren<150Re_n < 150 时增加 Nusselt 数(最大增加 27%)。当施加振荡流时,反向孔道仅在 Ren<150Re_n < 150Reosc<150Re_{osc} < 150 时才会引起增益。超过 RenRe_nReosc>150Re_{osc}>150 时,反向孔道不推荐用于换热推进,由于摩擦惩罚。然而,对流动速度场的混乱混合以及在宽广操作条件下缺乏短路现象,表明该配置有望实现plug 流。

关键词

引用

@article{arxiv.2412.15682,
  title  = {Effect of three-orifice baffles orientation on the flow and thermal-hydraulic performance: experimental analysis for net and oscillatory flows},
  author = {J. Muñoz-Cámara and D. Crespí-Llorens and J. P. Solano and P. G. Vicente},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2412.15682},
  year   = {2024}
}

备注

20 pages, 16 figures