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电水动力学(Electrohydrodynamics,简称EHD)强化传热是一种主动强化传热方法。它是在流体中施加一外电场,利用电场、流场和温度场的相互作用而达到强化传热的目的。近几年来,国外许多学者对这一领域进行了大量研究,而国内的研究则刚刚起步。但是到目前为止,一方面,EHD强化传热的机理尚不清楚,理论也不成熟,还没有完整的EHD强化传热理论模型;另一方面,目前的大多数研究处于实验阶段,还未真正应用到工程实际中。本文建立了EHD强化池内沸腾传热的数学模型,为EHD强化传热模型的发展提供理论依据。
本文首先回顾了EHD技术领域的发展概况,综述了EHD强化传热的研究现状,在此基础上,阐述了研究沸腾强化传热的必要性。一方面,在做了一些假设的前提下,本文首次给出了EHD中电场分布的数值解;另一方面,本文以Cooper模型为基础,以J.Seyed-yagoobi和黄烜等人的实验数据为依据,在建模时,首次将影响EHD强化传热的另外两个因素,换热表面和电场分布考虑进去,最后得出了换热表面分别为光滑管、低翅片管和平板的EHD强化池内沸腾传热的数学模型,并通过与Cooper模型比较得出,新模型的计算值与实验数据拟合地较好,计算值与实验值的相对误差也由原来的±50%减小到±23%,由此证明新模型较Cooper模型有一定的优越性。
另外,在处理实验数据时,本文应用了多元线性回归法,并编写了相应的C语言程序;在计算换热表面的影响参数和电场分布的修正指数时,也给出了相应的C语言程序,使课题工作得以顺利开展。
本文将数值计算和程序编写相结合,建立了EHD强化池内沸腾传热的数学模型,为EHD强化传热的机理研究和模型建立提供了依据。