多时间尺度上超临界流体活塞效应作用下热质输运机理研究

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1、申请上海交通大学博士学位论文多时间尺度上超临界流体活塞效应作用下热质输运机理研究学校：院系：班级：学号：博士生：领域：导师：上海交通大学机械与动力工程学院A07020940070209144沈飚制冷与低温工程张鹏教授上海交通大学机械与动力工程学院2013年4月ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofPhilosophyDoctorSTUDYoFHEATAND削LASSTRANSPORTMECH-ANISMSoFSUPERCRITICALFLUIDSUNDERTHEINFLUE

2、NCEoFTHEPISTONEFFECTACROSSDIFFERENTTIMESCALESAuthor：BiaoSHENSpecialty：RefrigerationandCryogenicEngineeringAdvisor：Prof．PengZHANGSchoolofMechanicalEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai，P．R．ChinaApril，2013上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论

3、文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。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。学位论文作者签名：№t谚日期：劢，j年F月fz日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅j本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在一年解密后适用本授权书。本学位论文属于’一，不

4、保密耐。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：移L穆指导教师签名．形鹏日期：汐，每年哆月f二日日期：Ⅻ≥年≯月,z．Et撒衅雠撇粼议书l㈣邺所在姓名沈飚学号0070209144制冷及低温工程学科指导教师张鹏答辩2013．．04．．12答辩机械大楼A501日期地点论文题目多时间尺度上超l临界流体活塞效应作用下热质输运机理研究．．．t‘投票表决结果：Q譬，。>(同意票数／实到委员数／应到委员数)答辩结论t、9通过口未通过评语和决议：，．．．⋯．超临界流体具有非常特殊的热物理性质，其在航空航天，低温超导磁体冷却，核电能源，空调制冷等l工业领域有着广泛的应用，沈飚

5、同学的博士论文《多时间尺度上超临界流体活塞效应作用下热质输运机理研究》围绕超临界流体在不同时间尺度上的传热过程展开，重点研究活塞效应这一基于热声耦合现象的传热机理的物理本质及特性，选题具有重要的理论意义和实际应用价值。论文主要内容包括：建立了描述声学时间尺度上超临界流体热声传热过程的完整物理模型，在此基础上对不同内外在条件下热声波动过程物理特性的变化情况展开全面细致的研究分析，比如临界点附近发生剧烈发散的体积黏度可能造成次级活塞效应；外界热扰动的施加方式以及因临界程度不同而带来的热物理性质上的差异等因素将对热声波动作用的生成和发展过程产生明显的短时间非线性影响；

6、借助高效精确的‘数值模拟手段，对超I临界流体扩散时间尺度上R丑yleigh．B6nard对流作用的形成和发展过程展开系统研究，：得到了对流传热过程瞬态和稳态特性的物理尺度关系，以及对流模式沿着临界等容线上的演化情况，探究了活塞效应与自然对流作用之间的相互关系及其对于流层温度分布方式的影响；采用激光全息干涉测量方法，对超临界氮在底部加热条件下物理状态的变化过程进行了可视化研究，记录了流体中宏观对流作用在强烈的活塞效应作用背景下的生成和发展过程，并且针对实验工况条件展开了数值模拟，对实验观测结果与计算结果之间的异同之处进行了定性和定量比较。论文的创新之处主要有：提出

7、的描述热声作用的宏观物理模型充分考虑了热物理性质在临界点附近出现的异常变化，准确描述临界点附近传热过程中活塞效应的物理表现；得到了距离临界点较大范围内Rayleigh-Bdnard足J‘流的形成和发展规律，特别是对流模式在不同临界程度下的演化过程，全面揭示了长时间尺度下活塞效应与自然对流作用之间复杂的相互关系；利用激光全息干涉法对超临界氮在底部加热情况下其温度场的瞬态变化过程进行了实验测量，直观地呈现了在活塞效应影响下，流体冷热边界附近同时出现热羽流的特殊流动形态。论文整体上思路清晰，结合了理论与实验研究，结果真实可信，答辩人在论文答辩过程中表述清晰，回答问题正

8、确，体现了作者已掌握了本