矩形通道内脉动流流动特性的研究

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1、分类号：TL353密级：UDC：编号：工学硕士学位论文矩形通道内脉动流流动特性研究硕士研究生：刘宇生指导教师：高璞珍教授学位级别：工学硕士学科、专业：核能科学与工程所在单位：核科学与技术学院论文提交日期：2011年12月27日论文答辩日期：2012年3月15日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngStudyonFlowCharacteristicsofPulsatingFlowinRectangularChannelCandidate:LiuY

2、ushengSupervisor:Prof.GaoPuzhenAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:NuclearScienceandEngineeringDateofSubmission:Dec.27,2011DateofOralExamination:Mar.15,2012University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数

3、据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫

4、描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要本论文对矩形通道内单相脉动流的流动特性进行了理论分析和实验研究。理论分析主要针对脉动层流，通过对纳维－斯托克斯方程的简化求解，得到了矩形通道内脉动层流流动的解析解，并在此基础上重点分析

5、了脉动周期、脉动压力振幅等因素对流场分布、摩阻系数的影响，同时研究了脉动流相位差的变化规律及产生机理。实验研究针对脉动层流和脉动紊流，以去离子水为工质，在水平矩形通道内，通过改变脉动周期、压降相对振幅及平均流量，研究各参数对流动特性的影响规律，对理论分析的结论进行验证，并根据实验数据拟合得到适用于矩形通道脉动紊流时均摩阻系数的计算公式。现有研究结果表明：Ⅰ脉动层流中，往复速度分布存在“环状效应”，脉动周期减小、压降相对振幅增加、通道高宽比减小，“环状效应”增强，近壁区的速度梯度变大，进而使得流动阻力增大，导致脉动流的流动特性与稳定流动存在较

6、大不同。脉动层流摩阻常数（Re）与脉动周期、压降相对振幅、通道高宽比和流体性质有关，脉动周期越小，压降相对振幅越大，层流摩阻常数脉动的幅度也越大。由于流体粘性导致附加涡旋剪切波发生衰减，脉动流的流量变化滞后于压降变化，°°存在0~90的相位差，该相位差与脉动周期、流道结构尺寸和流体性质有关。Ⅱ脉动紊流中，压降相对振幅和脉动周期是相互独立的参数：压降相对振幅增加，流量脉动的幅值线性增加；脉动周期减小，压降-流量特性曲线的形状不断向椭圆形接近，同时流量脉动的幅值也不断减小。其他条件不变，仅改变脉动周期时，随着周期的增加，摩阻系数的脉动幅值先增

7、加后减小，在周期10s附近，摩阻系数存在最大值，这主要是由于周期较小时，速度的脉动幅值非常小，紊流切应力变小而产生的。速度相对振幅对时均摩阻系数影响较大，速度相对振幅小于0.2时，时均摩阻系数与稳定流动状态的摩阻系数很接近；大于0.2以后，时均摩阻系数随速度相对振幅的增加迅速增大。关键词：脉动流；矩形通道；流场；阻力特性矩形通道内脉动流流动特性研究AbstractTheflowcharacteristicsofsingle-phasepulsatingflowinrectangularchannelwereinvestigatedanaly

8、ticallyandexperimentallyinthispaper.Thetheoreticalanalysiswasmainlyappliedtothelaminarpul