填充多孔介质对平板通道内流动换热的影响和优化分析的开题报告

填充多孔介质对平板通道内流动换热的影响和优化
分析的开题报告
一、研究背景
流动换热技术是工业应用中常见的一种技术手段。

目前，在平板通道内流动换热技术中，多孔介质的应用不断得到重视和推广。

多孔介质具有比较大的孔隙设计，能够增加热交换面积和热传导速率，从而提高流体的换热效率。

因此，研究填充多孔介质对平板通道内流动换热的影响和优化分析是非常有必要的。

二、研究目的和意义
本课题旨在通过实验和仿真研究填充多孔介质对平板通道内流动换热的影响及优化分析。

具体研究目的为：
1、探究多孔介质内部流体和平板通道内流体之间的传热关系，揭示多孔介质的传热机理和影响因素；
2、分析多孔介质参数对平板通道内流动换热性能的影响，确定多孔介质最佳填充参数；
3、优化平板通道内多孔介质流动换热模型，提高流体热传性能；
4、应用所得结论为研究多孔介质在工业应用领域的推广提供理论基础和技术支持。

三、研究方法和方案
本研究采用实验和数值模拟相结合的方法，主要包括以下步骤：
1、实验设计：
在平板通道内填充不同孔隙率和不同材料的多孔介质，流体采用水或油。

在不同孔隙率、不同流速和不同换热面积的条件下，测定不同介质的传热性能。

2、数值模拟：
建立多孔介质流动换热模型，采用计算流体力学（CFD）方法，分析多孔介质参数对热传性能的影响。

通过改变多孔介质孔隙比、热导率等参数，进行优化设计以提高热传效率。

3、数据处理与分析：
利用统计学方法对实验和模拟结果进行数据分析，得出影响介质传热性能的关键参数。

将模拟结果与实验结果进行比较，分析多孔介质流动换热模型的准确性。

四、预期结果
本研究预期得出以下结果：
1、揭示多孔介质内部传热机理，探究孔隙率、材料等因素对传热性能的影响；
2、确定多孔介质最佳填充参数，提高平板通道内流动换热效率；
3、优化多孔介质流动换热模型，提高模拟计算准确性；
4、为多孔介质在工业应用领域提供理论基础和技术支持。

五、研究难点和挑战
1、多孔介质内部存在复杂的传热机理，传热方式多种多样，传热性能难以直接测量；
2、多孔介质参数多样，本研究需要综合考虑许多影响因素，进行多组实验和大量的模拟计算；
3、平板通道内的流态及流动换热过程均为复杂的非线性过程，模拟计算难度大。

为解决这些难点和挑战，本研究将制定合理的实验和模拟方案，采用多种手段对数据进行分析和处理，确保研究结果的可靠性和准确性。

六、研究进度安排
时间节点计划工作内容
2021/01-2021/03 研究文献综述和理论深入学习
2021/04-2021/06 实验和数据采集
2021/07-2021/09 模拟计算和数据分析
2021/10-2021/12 结果讨论和论文撰写
2022/01-2022/03 论文修改和完善
2022/04-2022/05 论文答辩
七、参考文献
1. Shang, H., Liu, L., & Liu, D. (2015). Numerical study on flow and heat transfer characteristics of single-phase fluid flow through aligned matrix of spheres. Applied Thermal Engineering, 82, 228-238.
2. Xiong, J., Liu, Z., & Shang, Z. (2013). Heat transfer performances of flow of water through horizontal arrays of spheres in a rectangular duct. International Journal of Heat and Mass Transfer, 65, 209-220.
3. Zhang, L., Guo, Z., & Yu, B. (2017). Numerical simulation of flow and heat transfer in porous media from laminar to turbulent regimes. International Journal of Heat and Mass Transfer, 104, 44-55.。