第1章 引言 1
1.1 研究背景和意義 1
1.2 研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 瑞利-伯納德對流 3
1.2.2 湍流傳熱與湍流終極區(qū)間 5
1.2.3 邊界層、羽流和大尺度環(huán)流動力學特性 9
1.2.4 旋轉(zhuǎn)效應對熱對流的影響 11
1.2.5 壁面粗糙結(jié)構(gòu)對熱對流的影響 15
1.3 研究目的與內(nèi)容 17
1.4 本書結(jié)構(gòu) 19
第2章 實驗和數(shù)值方法 21
2.1 旋轉(zhuǎn)超重力熱湍流實驗平臺 21
2.1.1 圓環(huán)對流槽系統(tǒng) 21
2.1.2 測量系統(tǒng) 24
2.1.3 漏熱補償和安全保護系統(tǒng) 29
2.1.4 機電控制系統(tǒng) 30
2.2 粗糙表面湍流熱對流實驗平臺 32
2.2.1 粗糙表面對流槽結(jié)構(gòu) 32
2.2.2 陰影法流動可視化技術(shù) 34
2.3 數(shù)值方法 35
2.3.1 旋轉(zhuǎn)超重力熱湍流模擬 35
2.3.2 粗糙表面湍流熱對流系統(tǒng)模擬 41
第3章 旋轉(zhuǎn)效應對超重力熱湍流系統(tǒng)的影響 45
3.1 研究目的 45
3.2 離心力隨半徑變化對超重力熱湍流系統(tǒng)的影響 46
3.2.1 離心力隨半徑變化對系統(tǒng)傳熱特性的影響 47
3.2.2 離心力隨半徑變化對系統(tǒng)流動特性的影響 48
3.3 科里奧利力對超重力熱湍流系統(tǒng)的影響 49
3.3.1 科里奧利力對系統(tǒng)傳熱特性的影響 50
3.3.2 科里奧利力對系統(tǒng)流動特性的影響 51
3.4 緯向流 55
3.4.1 緯向流在實驗中的發(fā)現(xiàn)與條紋圖法流動顯示 55
3.4.2 產(chǎn)生緯向流的物理原因 58
第4章 高瑞利數(shù)下的湍流傳熱與湍流終極區(qū)間 62
4.1 研究目的 62
4.2 實驗過程 63
4.3 階段一：方案驗證與標度律轉(zhuǎn)變初探 67
4.3.1 旋轉(zhuǎn)超重力系統(tǒng)的傳熱特性 68
4.3.2 標度律轉(zhuǎn)變的兩種可能解釋 70
4.4 階段二：探索湍流終極區(qū)間 71
4.4.1 湍流終極區(qū)間下的傳熱特性 71
4.4.2 達到湍流終極區(qū)間的證據(jù)與湍流終極區(qū)間下的流動特性 74
第5章 非對稱費曼棘齒結(jié)構(gòu)對瑞利-伯納德對流系統(tǒng)的影響 78
5.1 研究目的 78
5.2 大尺度環(huán)流動力學特性 81
5.2.1 實驗中大尺度環(huán)流方向的判定 82
5.2.2 大尺度環(huán)流擇向統(tǒng)計特性的對稱破缺 82
5.3 傳熱特性 84
5.3.1 傳熱測量和數(shù)值模擬過程 84
5.3.2 大尺度環(huán)流方向?qū)�傳熱效率的影�?87
5.4 流動結(jié)構(gòu) 89
5.5 羽流定量統(tǒng)計特性 92
5.5.1 羽流識別 92
5.5.2 羽流面積直方圖 93
第6章 非對稱費曼棘齒結(jié)構(gòu)對垂直對流系統(tǒng)的影響 95
6.1 研究目的 95
6.2 傳熱特性 97
6.2.1 實驗測量和數(shù)值模擬過程 97
6.2.2 棘齒排列方向?qū)�傳熱效率的影�?100
6.3 大尺度環(huán)流的動力學特性 103
6.4 溫度剖面特性 106
6.4.1 局部平均溫度剖面 106
6.4.2 局部傳熱效率 108
6.5 垂直對流系統(tǒng)和瑞利-伯納德對流系統(tǒng)的對比 110
第7章 非對稱費曼棘齒結(jié)構(gòu)對傾斜對流的影響 113
7.1 研究目的 113
7.2 傳熱特性隨傾斜角的變化 115
7.3 流動特性隨傾斜角的變化 118
7.4 局部統(tǒng)計特性對比 120
第8章 總結(jié)與展望 124
8.1 全書總結(jié) 124
8.2 研究創(chuàng)新點 127
8.3 未來展望 127
參考文獻 129
在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與獲獎情況 144
致謝 146