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随着现代化工业的飞速发展,能源短缺和环境污染是可持续发展必需面临的问题。如何提高能源的利用率来减少能源需求,进而削减对环境的污染十分重要。优化热质传递设备和提高传质强化效率是一项有效的措施,而脉动流动常作为一种扰流技术广泛应用于换热强化过程。本研究在脉动流场下,具体考查了非牛顿流体(羧甲基纤维素钠,CMC溶液)在波壁管内的流动特点。 本研究对象为五套几何尺寸不同的波壁管中的流动。在净流动雷诺数较低的实验条件下,通过PIV(粒子图像测速技术)测量波壁管中一个脉动周期内8等分时刻的流动结构,得到对应时刻的速度向量图和流线图,通过研究分析两组振动分率条件下的实验结果,得出波壁管的几何尺寸和振动频率条件St数对管内流动的和传质效果的影响。结果表明:脉动流场下波壁管的波长对管内流动状态影响不大,而振幅对管内流动影响明显,振幅越大的波壁管,管内流动越复杂,质量传递强化越好;两个振动分率条件下,波壁管内脉动流的周期均出现相位变化,与给定实验条件相比,脉动周期的相位差随着St数的增加而变大;在振幅较大的波壁管内脉动流的相位差明显大于振幅较小的波壁管,而波长对相位移动没有明显影响;脉动流场中的不稳定流动区域多分布于脉动周期的减速阶段,不稳定流动所在的区域并未随着St的变化而移动。而是脉动周期本身随着St的增加发生明显相位移动,并且出现反向流。具有反向流的流场比无反向流的流场更复杂,质量传递效果更好。