非平整基底上受热波状液膜流动特性研究

摘要

在实际工程中,液膜流动的外部影响因素复杂多变,流经基底有平整与不平整、固定与运动、无热流与有热流等等之分,加之外部重力、切应力等因素的作用,其动力学行为极其丰富。因而研究非平整加热基底上液膜的流动特性对丰富和发展工程实际和高新技术领域中传热、传质理论,拓展液膜动力学内容以及指导液膜实际应用具有重要意义。
　　本文针对二维粘性流体,对非平整不均匀加热基底上流动液膜的线性稳定性及表面波的演化特性进行了研究,主要研究内容如下:
　　(1)气液界面绝热条件下,非平整不均匀加热斜面上液膜流动特性的理论研究。针对二维粘性流体薄膜流,考虑基底的加热和非平整性,根据连续性方程、N-S方程以及能量方程,建立非平整不均匀加热斜面上液膜流动的控制方程及边界条件,利用长波摄动法求解控制方程,求得非线性表面波演化方程。基于所得演化方程,研究正弦波纹基底上的液膜流动稳定性特征,并分析雷诺数、普朗特数、马兰哥尼数、倾角等无量纲参数对液膜表面波演化及流动线性稳定性的影响。
　　(2)气液界面存在对流换热时,水平非平整基底上受热液膜表面波演化特性的理论研究。采用长波摄动法推导水平非平整基底上受热液膜表面波的演化方程,并利用PDECOL程序数值求解所得演化方程。根据求得的数值解绘制正弦波纹基底上液膜表面波形的演化过程图,并分析流体受热程度、导热性能、对流传热强度和重力、基底结构等因素对液膜表面波演化的影响,同时简要分析正弦波纹基底上液膜表面及液膜内部的温度分布状况。

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主要符号表

第1章 绪 论

1.1研究背景和意义

1.2研究现状

1.3研究内容

第2章 非平整基底上加热液膜流动稳定性研究

2.1 引言

2.2 液膜流动研究方法介绍

2.3 数学模型的建立

2.4 控制方程的近似求解

2.5 液膜表面波的演化特性

2.6液膜流动线性稳定性分析

2.7 本章小结

第3章 水平非平整基底上液膜表面波演化特性研究

3.1 引言

3.2 理论模型的建立

3.3 控制方程近似求解

3.4 数值计算及分析

3.5 本章小结

第4章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢