1研究的背景和意义

《1研究的背景和意义》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、--目录1研究的背景和意义22表面活性剂减阻机理及影响因素62.1湍流减阻基本概念62.1.1从微观结构角度对表面活性剂湍流减阻机理的解释72.1.2从湍流物理角度对湍流减阻机理的解释72.2影响表面活性剂减阻的因素102.2.1烷基102.2.2烷基链头基112.2.3烷基链长度112.2.4表面活性剂的浓度112.2.5补偿离子112.2.5.1补偿离子的浓度112.2.5.2补偿离子的疏水性与亲水性122.2.5.3补偿离子的电荷性质以及电荷数122.3其他因素的影响122.3.1管路系统的直径122.3.2流体介质的速度和温度132.3.3环境中的金属离子132.3.4雷诺数的

2、影响132.4表面活性剂减阻方程式的介绍132.4.1粘弹性流体的剪力及湍流运动方程143表面活性剂的国内外研究及运用状况153.1国外的研究状况153.2国内的研究状况164主要研究的方法和内容174.1研究的内容174.2研究方法174.2.1流变模型及数值模拟研究174.2.2尺度放大的研究方法195前景与展望21----1研究的背景和意义如今随着世界能耗的不断增加，能源问题一直是比较棘手的问题，特别像我国人口众多的国家，人均资源占有量远低于世界的平均水平，且对于能源的需求更加巨大，所以节约能源对于中国来说乃至于对于全世界来说是相当重要的大事。能源的消耗重要发生在能源交通运输过程

3、中，且表面摩擦占很大的比例。而在长距离的管道运输过程中，泵站的动力几乎全部用于克服表面摩擦力。而由于表面摩擦阻力的存在，会将油气由层流状态转变为湍流状态，所以湍流减阻对长距离的管道输油具有重要的意义，已引起了广泛的重视。在长距离管道流体输运中，绝大部分的流体输送能耗来源于管道壁面的摩擦阻力。对于能源紧缺的今天，尤其是像我国这样处于发展中且人均资源占有量较低的国家来说，节约能源以及能源的高效利用已经成为了当前研究的重点和亟待解决的问题。减阻添加剂的使用能极大地减少流体在壁面的摩擦阻力，减阻效果高达80%，具有重要的节能价值。相比于聚合物减阻剂，表面活性剂具有可逆的机械降解性质，在高剪切力

4、场合以及封闭式循环系统如集中供暖系统中有着极大的优势以及更为广泛的应用前景。由于表面活性剂溶液在不同的剪切力作用下，其内部的单体分子会形成不同形状的微观胶束结构，比如球状、棒状、蠕虫状、网状等，而这些不同的微观结构又能够影响表面活性剂溶液的流变性能，使其在不同剪切力下表现不同的流变特性；而流变特性又会影响流体内部的湍流结构，从而进一步影响表面活性剂溶液的减阻性能。因此，为了认识表面活性剂溶液的内在减阻机理，对其微观结构、流变特性及流体内部湍流结构的研究成为了国内外众多学者关注的焦点之一。然而，表面活性剂在高效减阻的同时，其换热性能将会极大地恶化，这主要是由其内部微观结构对流体湍流强度的

5、抑制作用造成的，从而导致了表面活性剂溶液传热性能恶化的现象。因此，为了进一步扩大表面活性剂在换热领域的应----用，其强化传热也成为了研究的焦点。当表面活性剂溶液发生减阻作用时，其流体内部的湍流涡结构会受到由表面活性剂形成的剪切诱导结构的抑制，从而使湍流结构发生改变。这一特点则为通过影响湍流结构实现减阻的其它减阻方法提供了可能的条件，为表面活性剂与其它适当的减阻方式相结合的耦合减阻研究提供了指导。因此，表面活性剂与其它减阻方式耦合进行高效湍流减阻的研究也是当前的研究热点。综上所述，为了全面认识表面活性剂溶液的减阻机理，提高其在节能方面的应用价值和范围，就需要对其微观结构、流变特性、减阻

6、特性、湍流结构特征、强化传热以及与其它减阻方法协同作用耦合特性进行系统的研究。本文对作者近年来在表面活性剂湍流减阻方面的最新研究进展进行综述，并与其它同类研究进行了对比分析。首先总结分析表面活性剂溶液结构、复杂流变特性和湍流结构及其与减阻和换热性能之间的内在联系，然后阐述表面活性剂和壁面微沟槽协同作用减阻性能与机理，并介绍表面活性剂减阻的实际工程应用，最后对表面活性剂减阻在今后的研究重点提出建议。湍流减阻对提高能源的利用率、保护生态坏境等都有重要的意义。近年来国际学术界对湍流减阻的基础和运用研究十分重视，每年都要召开有关于湍流减阻的学术会议，湍流减阻已经发展成为当今流体力学及流体工程界

7、的一个热门学科。添加剂湍流减阻技术作为湍流减阻重要的一个分支，是指在管道中的流体湍流流动中加入微量的添加剂，从而使湍流摩擦阻力显著降低的流体输送技术，与其他湍流减阻技术相比，其特点是湍流减阻效果最为明显，也是最为廉价且容易操作。早在1931年，Forrest和Grierson就发现当水的管道湍流中有纸浆纤维悬浮时，其流动阻力在相同流量下会减小，但这一现象在当时并未引起足够的重视。首次发现聚合物湍流减阻现象的是美国学者Mysels,Mysels和