【摘 要】
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作为液膜流动的一种典型形式,竖直管道内的降膜具有流量小,传热传质速率高等特性,因而被广泛应用于换热器、蒸发器和重力热管等工业生产设备中。降膜的流动与其传热过程之间有很强的耦合关系,因此降膜流场和温度场的测量和特性分析对流动和传热机理的揭示及其应用具有重要意义。本文基于平面激光诱导荧光（PLIF）技术同时实现了液膜流场和温度场的非侵入、高时空分辨率测量,对液膜的流动与传热进行了深入研究。针对不同雷诺
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（61671321）:气液环状流时空流动结构及流动特性光学诊断新方法研究; 国家自然科学基金资助项目（61828106）:两相流动参数的先进传感与测量方法研究; 天津市自然科学基金资助项目（17JCYBJC18400）:管道内液膜流动结构和热场分布测量新方法研究
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作为液膜流动的一种典型形式,竖直管道内的降膜具有流量小,传热传质速率高等特性,因而被广泛应用于换热器、蒸发器和重力热管等工业生产设备中。降膜的流动与其传热过程之间有很强的耦合关系,因此降膜流场和温度场的测量和特性分析对流动和传热机理的揭示及其应用具有重要意义。本文基于平面激光诱导荧光（PLIF）技术同时实现了液膜流场和温度场的非侵入、高时空分辨率测量,对液膜的流动与传热进行了深入研究。针对不同雷诺数下的液膜,探究了温度对液膜波动特性的影响,对液膜波动形态及其演化过程进行了研究。基于温度标定结果,提出了液膜温度提取方法并验证了其可行性,结合液膜波动形态,分析了液膜流动与传热的相互作用机理。具体工作包含以下内容:1、在深入分析国内外液膜测量现状基础上,采用PLIF对降膜的流场和温度场进行测量。基于不同温度下的液膜流动结构、波动频率和时频域分析结果,研究了温度对液膜波动特性的影响。2、针对高雷诺数下的液膜,提出了液膜分割结果的优化方法。根据液膜波动特征定义了三种波动形态并分析了其演化过程,基于实验数据建立了液膜波动频率预测模型,并通过动态模态分解定量分析了液膜的波动形态。3、基于数字图像处理技术完成了测温标定和液膜温度提取,实现了液膜温度场的测量。根据不同波动形态下的温度分布和液膜流动特征,探究了液膜波动对液膜温度和传热特性的作用,并分析了液膜流动与传热的耦合关系。
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