FLUENT雪天及自然结霜条件下物体表面温度场分析(2)
时间:2019-03-31 10:28 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
同时，自然结霜现象在日常生活中也极易发觉。在成霜初期，独立扩散的霜晶体与肋片相识，二者可以起到强化传热的作用。但是随着结霜的进行，整个冷表面将逐渐被霜晶覆盖，这时形成连续的霜层。霜层由于是多孔介质热导率很低，不仅会降低系统的传热效果，增加能耗，而且严重时甚至会造成系统阻塞，引发非常严重的后果。 降雪及结霜是自然界、低温、制冷以及工业领域常见的现象，这种现象会增加能耗，影响效率，甚至造成安全事故。因此除雪化霜技术的进步，对于改善系统工作特性，提高运行效率，降低能源消耗是非常重要的，而对其表面温度场进行分析对研发高效除雪、除霜又是有非常重要的参考价值，因此对降雪或自然结霜条件下，对物体表面的温度场进行分析是非常有意义的。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 雪晶研究历程及现状 1.2.2 霜研究历程及现状 1.2.3. 降雪结霜物体表面温度特性分析 路面的积雪受热融化结冰，降低了路面摩擦系数，给行车安全造成很大的隐患。因此, 对降雪道路表面温度特性分析已经走进了科学工作者的视野。目前，欧美国家在道路融雪化冰方面的研究已经很有成效，国内这方面的研究还处于起步阶段。 王华军等[12]在“太阳能、地热道路融雪系统路面传热特性的数值研究”一文中对国内外关于此方面的研究作了详细介绍。初步建立了道路融雪的数学模型，参考了有关年份气象数据，设定了符合实际状况的边界条件，分析了不同道路埋管深度和热源温度对道路融雪性能的影响程度, 得到了融雪量与积雪厚度、空气温度湿度等有关因素的关系,为进一步研究提供了大量可靠的数据。 冷面结霜问题一直是困扰空调、冰箱领域的问题,对于结霜的理论模型和数值模拟已有很多研究[13]。由于结霜过程非常复杂，涉及到多孔介质传热传质，所以关于蒸发器冷凝器的结霜问题研究多采用实验关联式[14]。 谷波等[15]利用组分传输与动态网格模型，模拟了换热器表面霜层相变的传热、传质过程, 建立了结霜工况下蒸发器三文动态传热、传质的物理模型,并且通过实验进行了校验对比。结果发现, 数值模拟结果与实验研究结果十分吻合，尤其对于出口温度预测非常精确。 1.3 课题研究意义及主要内容 综上所述，快速、高效地清楚冬季物体表面上的积雪、积霜对于保障交通道路的通畅，保障行车安全具有重要的现实意义。由于融雪融霜装置的研发目前仍处于起步阶段，研究人员只能通过现有知识和工作经验来进行研发，对各种参数物性的选择有很大的盲目性，因此很有必要弄清楚雪天及自然结霜条件下物体表面温度场分布情况，这对于改进融雪融霜装置的性能有很大帮助。本文正是基于这个目的才开展了相关的研究。 为此，本文的主要研究工作包括： 1.查阅文献资料获得北京一月份气温24小时变化情况，通过origin软件对温度变化情况进行拟合，从而获得连续的气温变化曲线。 2.建立所要研究对象的模型，设置相应的初始条件，边界条件，以便进行相关的导热，对流，辐射情况的设计与模拟。 3.查阅数据获取相关材料的物性参数，特别注意雪和霜的物性随各种因素变化的情况 4.借助有限元分析软件，ANSYS中的FLUENT模块和热分析模块，对模型的温度场进行了模拟，得出下雪结霜天气下物体表面温度场的分布规律，从而为融雪融霜装置的设计提供一定的帮助和借鉴。 2 雪天结霜天气特征及雪霜物理和热物性特征 (责任编辑：qin) |