基于光干涉法的砂颗粒表面粗糙度量化表征

研究表明表面粗糙度对颗粒材料排列、剪切和压缩特性都有一定影响,而目前对颗粒表面粗糙度量化描述的研究仍较缺乏。本文以商用玻璃珠(GB)和莱顿巴泽德砂(LBS)这两种不同材料为研究对象,采用光学干涉法获取颗粒表面结构,使用平均粗糙度S_(a)和均方根粗糙度S_(q)两个参数描述颗粒表面粗糙度,系统研究了取样尺寸和颗粒尺寸对粗糙度量化的影响规律。结果表明,在半对数坐标中,GB颗粒表面粗糙度均随取样尺寸增加呈近似线性增长,颗粒尺寸越小,增长速率越大;粒径较小LBS颗粒表面粗糙度与取样尺寸的关系和玻璃珠相似,而较大粒径LBS颗粒表面粗糙度先随取样尺寸增加而迅速增大,之后增长速率明显降低。同时,通过统计分析发现,较大粒径LBS颗粒表面粗糙度较低,其粒间表面粗糙度差异程度也较低,韦伯函数可以有效描述不同粒径LBS颗粒表面粗糙度的分布。

管壁局部粗糙对水平超临界二氧化碳湍流传热的影响

为改善水平管内超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))湍流传热,该文对管壁引入简易的均匀砂粗糙,并基于水平超临界流动传热特征,创新性地提出上壁面(传热恶化)附近特定区域粗糙化方案。模拟计算中,采用k-ωSST湍流模型并对其关于粗糙管流传热预测进行了验证以展示其可靠性,而后对管径d=4.57mm水平管道内S-CO_(2)的流动传热展开探究,并讨论局部粗糙化范围以及关键因素浮升力的影响。结果表明:管道上壁面特定区域粗糙化能显著降低上壁面温度,增强该区域S-CO_(2)传热性能,继而有效改善周向传热均匀性。低热流密度时,管壁粗糙面积在湍动能整体水平较低的加热管流前半部分影响较为明显;随着热流密度的增加,浮升力效应增强,上壁面附近高温区域逐渐扩大,而不同工况条件下使粗糙范围集中于此高温区域能够获得兼顾水平S-CO_(2)传热效率与附加流动阻力更优的综合性能。