×

加热对液体射流扩散和水跃的影响。 (英语) Zbl 1430.76068号

摘要:从理论上研究了轴对称液体射流冲击圆形加热盘形成的自由表面流场和热场。磁盘保持在规定的热流密度或温度。研究了惯性、壁面热流和壁面温度对动量和热边界层、液膜厚度以及水跃位置和高度的影响。仅考虑非金属液体,其运动粘度通常大于热扩散率,导致热边界层保持比动量边界层薄。此外,还探讨了表面张力对自由表面的马朗戈尼应力和跳跃处的环向应力的影响。我们的结果证实了现有的实验、理论和数值研究。发现动量和热边界层都随着圆盘惯性或热输入的增加而减少。对于施加的恒定壁面热流,热边界层总是到达自由表面。边界层到达自由表面的两个过渡位置随着惯性向下游移动,但随着壁面热流或壁温的增加而向相反方向移动。墙壁加热增强也会增加跳跃半径并降低其高度。更重要的是,水跃导致努塞尔数的冲击式下降,证实了现有的数值结果。最后,我们证明了对于常数流体,努塞尔数与壁温无关。

MSC公司:

76B10型 射流和空腔、空化、自由流线理论、进水问题、翼型和水翼理论、晃动
76A20型 液体薄膜

关键词:

喷气式飞机
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序

参考文献:

[1] Agrawal,D.C.和Menon,V.J.1992年,表面张力和蒸发:水的经验关系。物理学。修订版A462166-2169。
[2] Baonga,J.B.、Gualous,H.L.和Imbert,M.2006自由液体射流冲击平面圆形加热盘的流体力学和传热实验研究。申请。热量。工程261125-1138。
[3] Basu,S.&Cetegen,B.M.2007用积分法分析了液力跳跃对流经旋转圆盘的薄液膜中流体动力学和传热的影响。事务处理。ASME J.传热129,657-663。
[4] Bhagat,R.K.,Jha,N.K.,Linden,P.F.和Wilson,D.I.2018关于薄液膜中圆形水力跳跃的起源。《流体力学杂志》851,R5·Zbl 1415.76031号
[5] Bohr,T.、Dimon,P.和Putzkaradze,V.1993圆形水跃的shallow-water方法。《流体力学杂志》254、635-648·兹比尔0780.76023
[6] Bohr,T.、Ellegaard,C.、Hansen,A.E.和Haaning,A.1996水力跳跃、水流分离和波浪破碎:一项实验研究。物理B228,1-10。
[7] Bohr,T.、Putkaradze,V.和Watanabe,S.1997层流自由表面流动中水力跳跃和分离结构的平均理论。物理学。修订稿79,1038-1041。
[8] Brdlik,P.M.和Savin,V.K.1965轴对称射流和垂直于流动的平板之间的传热。《工程学杂志》第8期,第91-98页。
[9] Bush,J.W.M.和Aristoff,J.M.2003表面张力对圆形水跃的影响。《流体力学杂志》489229-238·Zbl 1055.76014号
[10] Chaudhury,Z.H.1964径向液体射流中的传热。《流体力学杂志》20,501-511·Zbl 0129.20003号
[11] Craik,A.、Latham,R.、Fawkes,M.和Gibbon,P.1981循环水跃。《流体力学杂志》112、347-362。
[12] De Gennes,P.G.、Brochard-Wyart,F.和Quere,D.2004毛细管和润湿现象。斯普林格·Zbl 1139.76004号
[13] Dressaire,E.,Courbin,L.,Crest,J.&Stone,H.A.2010微装饰表面上以惯性为主的薄膜流动。物理学。流体22073602-07·Zbl 1190.76033号
[14] Duchesne,A.、Andersen,A.和Bohr,T.2019表面张力和薄液膜中圆形水跃的起源。物理学。修订版流体4084001。
[15] Duchesne,A.、Lebon,L.和Limat,L.2014圆形水跃中的恒定弗劳德数及其对水跃半径选择的影响。欧罗普提斯。第107期,第54002页。
[16] Fulcher,G.S.1992玻璃粘度最新测量结果分析。J.Am.塞拉姆。Soc.751043-1055。
[17] Granato,A.V.2002简单液体的比热。J.非晶体。固体307-310,376-386。
[18] Jagtap,K.C.、Kale,N.B.、Kale、V.V.、Pawar,K.S.和Deshmukh,S.A.2017通过液体射流冲击强化传热。国际研究期刊《工程技术》第4期,1365-1369年。
[19] Kafoussias,N.G.&Williams,E.W.1995温度相关粘度对通过垂直等温平板的自由对流层流边界层流动的影响。机械学报110,123-137·Zbl 0857.76082号
[20] Kasimov,A.R.2008A静止圆形液压跳跃,其存在的极限及其气体动力学模拟。《流体力学杂志》601189-198·Zbl 1151.76448号
[21] Khayat,R.E.2016在水平面上撞击平面射流和水跃,带滑移。《流体力学杂志》808258-289·兹比尔1383.76036
[22] Khayat,R.E.&Kim,K.2006粘弹性流体在任意形状轴对称基底上的薄膜流动。《流体力学杂志》552、37-71·Zbl 1087.76007号
[23] Korson,L.、Dorst-Hansen,W.和Millero,F.J.1969不同温度下的水粘度。《物理学杂志》。《化学》73,34-39。
[24] Kundu,P.K.、Cohen,I.M.和Bowling,D.R.,2016流体力学,第6版。爱思唯尔·Zbl 1315.76002号
[25] Lienhard,J.2006圆形自由表面液体射流冲击传热。第18届国家和第7届国际ISHMT-ASME传热传质会议记录,印度古瓦哈蒂(编辑:Mishra,S.C.,Prasad,B.V.S.S.&Garimella,S.V.),第211-226页。塔塔·麦格劳-希尔。
[26] Ling,J.X.和Dybbs,A.1992《可变粘度对淹没在多孔介质中的平板强制对流的影响》。ASME J.传热114,1063-1065。
[27] Liu,X.,Gabour,L.A.和Lienhard,J.1993层流液体射流冲击期间的驻点传热:包括表面张力的分析。事务处理。ASME J.传热115、99-105。
[28] Liu,X.和Lienhard,J.1989均匀通量表面上的液体射流冲击传热。事务处理。ASME J.传热106、523-530。
[29] Lubarda,V.&Talke,K.A.2011基于椭球形液滴模型的平衡液滴形状分析。朗缪尔2710705-10713。
[30] Mauro,J.C.、Yue,Y.、Ellison,A.J.、Gupta,P.K.和Allan,D.C.2009玻璃成型液体的粘度。程序。美国国家科学院。科学。美国106(47),19780-19784。
[31] Maynes,D.&Crockett,J.2014在恒定热流密度下,具有流向肋骨和腔室特征的超疏水壁的通道中的明显温度跳跃和热传输。事务处理。ASME J.传热136011701。
[32] Miller,R.、Garrett,S.J.、Griffiths,P.T.和Hussain,Z.2018在温度相关的粘性流中加热板上的Blasius边界层稳定性。物理学。修订版流体3113902。
[33] Mohajer,B.&Li,R.2015有限表面上毛细极限的循环水跃。物理学。流体27117102。
[34] Okhotin,A.S.、Zhmakin,L.I.和Ivanyuk,A.P.1992热导率和粘度系数的通用温度依赖性。国际热质传递杂志35,3059-3067。
[35] Peleg,M.2017重新评估了温度-粘度模型。批评。食品科学评论。螺母58,1-10。
[36] Prince,J.F.,Maynes,D.&Crockett,J.2012带滑移的水平表面层流射流冲击和水跃分析。物理学。流感24102103。
[37] Rahman,M.M.、Faghri,A.和Hankey,W.L.1992径向扩散薄液膜中的流体流动和传热。数字。传热A21,71-90。
[38] Rampp,M.,Buttersack,C.&Ludeman,H.D.2000c,某些碳水化合物水溶液中粘度和自扩散系数的T依赖性。碳水化合物。第328、561-572号决议。
[39] Rao,A.和Arakeri,J.H.2001具有圆形水力跳跃的径向膜流中的波浪结构。实验流体31,542-549。
[40] Rojas,N.,Argentina,M.&Tirapegui,E.2010《惯性润滑理论》。物理学。修订稿104187801-4。
[41] Rojas,N.,Argentina,M.&Tirapegui,E.2013A循环水跃标度的渐进修正。物理学。液体25042105。
[42] Saad,N.R.、Douglas,W.J.M.和Mujumdar,A.S.1977轴对称层流冲击射流下的传热预测。工业工程化学。基金会16,148-154。
[43] Sahasrabudhe,S.N.,Rodriguez-Martinez,V.,O'Meara,M.&Farkas,B.E.2017五种植物油在高温下的密度、粘度和表面张力:测量和建模。国际食品杂志20,51965-51981。
[44] Scherer,G.W.1992对Gordon S.Fulcher的一篇论文的编辑评论。J.Amer。陶瓷协会751060-1062。
[45] Schlichtling,H.和Gersten,K.2000边界层理论。斯普林格·Zbl 0940.76003号
[46] Searle,M.、Maynes,D.和Crockett,J.2017液体射流冲击具有各向同性滑移的超疏水表面引起的热传输。国际热质传递杂志110,680-691。
[47] Seeton,C.J.2006液体的粘度-温度关系。特里波尔。第22、67-78页。
[48] Segur,J.B.和Oberstar,H.E.1951甘油及其水溶液的粘度。Ind.Enging Chem.43,2117-2120。
[49] Singh,S.&Das,A.K.2018径向不对称和水力跳跃以及跳跃-跳跃相互作用的计算模拟。计算。流感170,1-12·Zbl 1410.76262号
[50] Sung,J.、Choi,H.G.和Yoo,J.Y.1999薄液膜流动和传热(包括液压跳跃)的有限元模拟。国际期刊数字。方法。工程46,83-101·Zbl 0960.76049号
[51] Takamura,K.,Fischer,H.&Morrow,N.R.2012甘油水溶液的物理性质。J.汽油。科学。工程98-99,50-60。
[52] 塔尼,I.1949边界层中的水跃。《物理学杂志》。Soc.Japan4,212-215。
[53] Wang,X.S.,Dagan,Z.&Jiji,L.M.1989圆形自由撞击射流与壁温或壁热流不均匀的固体表面之间的传热-2。边界层区域的解。国际热质传递杂志32,1361-1371·Zbl 0674.76071号
[54] Wang,Y.&Khayat,R.E.2018撞击旋转圆盘上的射流和水跃。《流体力学杂志》第839期,第525-560页·Zbl 1419.76061号
[55] Wang,Y.&Khayat,R.E.2019重力在预测高粘度液体圆形水力跳跃半径中的作用。《流体力学杂志》862,128-161·Zbl 1415.76045号
[56] Watanabe,S.,Putkaradze,V.&Bohr,T.2003分离浅自由面流动的积分方法。《流体力学杂志》480,233-265·Zbl 1063.76540号
[57] Watson,E.1964液体喷射在水平面上的扩散。《流体力学杂志》20,481-499·Zbl 0129.20002
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。