超声波强化传热的链式反应机理与模拟研究  被引量:8

Investigation on the Chain Reaction Mechanism and Simulation of Heat Transfer Process Enhanced by Ultrasonic Vibrations

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作  者:张东伟[1] 李凯华[1] 周俊杰[1] 沈超[2] 魏新利[1] 

机构地区:[1]郑州大学化工与能源学院教育部热能系统节能技术与装备工程技术研究中心,郑州450001 [2]郑州大学土木工程学院,郑州450001

出  处:《工程热物理学报》2017年第1期145-148,共4页Journal of Engineering Thermophysics

基  金:国家自然科学基金项目(No.51276173);河南省教育厅高等学校重点科研项目(No.16A480011)

摘  要:利用超声外场作用实现强化传热的技术越来越受到人们的关注。本文开展超声波强化传热技术的作用机理分析及数值模拟研究。在理论方面,提出了超声波强化传热机理的新解释——"空化链式反应";在数值模拟方面,建立了超声波强化换热的数值模型,验证了超声波对换热的强化作用。理论分析显示超声空化核心的链式破裂具有减薄边界层、增强换热的效果;模拟给出了不同波动压力和频率下的强化换热情况,当驱动压力为7 kPa和频率为20 kHz时,超声波对流体传热的强化效果最好。The use of ultrasonic vibrations is now recognized as a promising active heat transfer enhancement technique and attracts more researchers' attention.The mechanism analysis and the numerical simulation of the heat transfer enhancement assisted by ultrasonic vibrations were presented in this article.Firstly,a new explanation of the acoustic cavitation chain reaction mechanism was proposed to reveal the enhanced process.Then,the numerical model was established and the calculation results verified heat transfer enhancement effect by the ultrasonic vibrations.The theoretical analysis indicated that the chain burst of the ultrasonic cavitation core has the function of thinning the boundary layer and enhancing the heat transfer.The computational results exhibited the enhanced heat transfer effects at different pressure fluctuations and frequencies.When the ultrasonic driving pressure is 7 kPa and the frequency is 20 kHz,the heat transfer process has the optimal enhancement effect.

关 键 词:超声波 空化效应 链式反应机理 

分 类 号:TK124[动力工程及工程热物理—工程热物理]

 

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