朝下圆形壁面上汽泡生长和运动特性实验研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Garyzhaoqi
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由于沸腾传热涉及许多工程领域,如:材料加工中淬火过程发生的沸腾传热和蒸发器中蒸汽产生过程等,因而沸腾传热机理已经被广泛研究了近一个世纪。尽管如此,还有很多科学问题没能得到彻底解决。针对汽泡在朝上水平面和垂直表面上生成、长大、跃离和上升现象的研究相对多而细致,但针对汽泡在朝下曲面上的动力学行为与热质传递的研究却报道极少。本文通过使用高速摄影技术配合数字图像处理与分析技术,对弧形壁面上核态沸腾汽泡的生长以及运动特性进行研究,初步探讨了弧形壁面上核态沸腾汽泡的变形、滑移和速度变化规律,主要研究内容如下所示:(1)自行设计并搭建可视化实验台。通过对多种材料的金属管比较,选用不锈钢作为制作浸没管材料;通过对多种光源进行比较,采用碘镍丝灯作为拍摄背景光源;考虑到实验中液体温度较高,选择钢化玻璃来制作水箱。(2)使用Matlab自行编制各种图像处理方法的程序,将所得结果进行比对,最后确定使用imadjust方法来对拍摄所得的图片进行处理。最后使用Image Pro Plus软件对图像中汽泡的相关参数进行分析。(3)利用Tecplot将分析所得数据绘制成直观的曲线图,找出不同工况下汽泡相关参数的变化规律。(4)实验结果表明:水中汽泡沿圆弧形表面运动过程中并非一直紧贴壁面,而是会在运动一段时间后脱离壁面;汽泡在弧形壁面底部生长受热流密度影响,热流密度越大,汽泡开始运动时的当量直径越大;汽泡在弧形壁面底部生长时所受热流密度越大,其脱离壁面时的角度越大;在使用Matlab软件对贴近壁面的汽泡进行处理时,使用imadjust方法会得到比较好的效果;
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