R134a工质作用下电场对气泡的作用研究+ANSYS模拟(7)
时间:2016-12-18 10:28 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
式中 为电荷扩散系数。式(2-1)～式(2-8)组成了电场作用下的流场和温度场的完整的数学模型。从以上各式可以看出，该组方程比单纯的求解电场、流场和温度场要复杂得多，特别是在不同的应用情况下，其边界条件的确定也相当复杂。因此，在实际应用中常常要做一些假定或给定一些简化的条件。 对于单相对流换热，流体中的温度梯度会引起其电导率和介电常数分布的不均匀。当 和 变化时，流体中会产生自由电荷，即电场体积力中的电泳力会对换热起作用。自由电荷的产生取决于电导率和介电常数，其关系如下： 忽略电荷运动，式(2-8)可写为： (2-9) 在稳恒电流情况下，电荷分布不随时间变化，即 ，所以式(2-7)变为：(2-10) 则有： (2-11) 由式(2-10)和(2-11)得： (2-12) 而由式(2-5)得： (2-13) 将式(2-12)除(2-13)并整理得： (2-14) 作为流体本身的物性， 和 主要与温度有关。假设 和 仅是温度的函数，则在温度场中，式(2-14)写为： (2-15) 式中， 为电荷松驰时间 ，即自由电荷从主流到流体外边界的松驰时间。所以自由电荷的生成主要与E、 和 随温度的变化率和 有关。由于随温度的变化率很小，Yabe将式(2-15)简化为： (2-16) 在频率为f的交流电场下，流体电荷松弛时间 的大小决定了流体自由电荷能否产生。如果 ，则在主流中不能产生自由电荷，这时电场体积力中的电泳力不起作用；在其它所有情况下，包括直流和交流电场，都是自由电荷的电泳力占优势。例如对于单相气体，其相对介电常数接近为1，自由电荷的电泳力占据主要地位，其主要表现为电晕放电。由于电晕风对换热表面附近的气体运动产生很大的扰动，从而大大加强了气体与壁面间的对流换热。对于单相液体，式(2-1)中各项均对流体发生作用，因而，其EHD强化传热的作用是一个综合的过程。此时在流体内部，由于电场分布不均匀和介电常数的空间变化产生压差，该压差会造成流体内的对流力，使流体向高场强区域运动，形成电对流，增大了流体的扰动程度，从而强化了液体与壁面间的对流换热。 对于沸腾换热，其本身传热机理就比较复杂，电场的加入更增加了这一问题的复杂性。从以往的研究来看，认为EHD强化作用主要与电场对汽泡的作用和电场对汽液界面的扰动有关。由于EHD强化沸腾换热机理比较复杂，以及各研究工作中试验条件的差异，研究人员多数是针对各自的试验结果进行机理分析，因此得到的结论也不尽相同，甚至有些观点相互矛盾。 (责任编辑：qin) |