脉动源研究现状进展概述

菜单

脉动源研究进展概述脉动流就是流动参数如压力、速度等发生周期性或准周期变化的流体。常见的脉动流发生装置可分为两类：自激励脉动源和强制脉动源。

自激励脉动源

流体自激励脉动源，主要是通过改变管路结构形式来产生脉动的装置，这种脉动源无需额外消耗泵功。现有的自激励脉动源有单向阀系统、自激式系统等。86822

单向阀系统，其主要原理是通过单向阀在一定条件下的启闭来造成流量的脉动。比如工业中的限流阀，当管道内流速大到一定程度后，限流阀会自动关闭，从而造成水击压力波脉冲。如图1。1所示，水锤泵就是利用这个原理，将水输往高处。俄罗斯摩尔多瓦大学机械工程系[2]曾将类似系统应用于供热系统的换热强化，并可同是兼顾达到防结垢的功能。单向阀系统的一个显著特点是冲击波脉动压力高，管道中的流动呈往复流特征（Reversal flow）。系统压力也会周期性高低波动，当地压力低于饱和压力时，水流会产生汽化沸腾现象，这就是通常所说的水力空化效应。

自激脉动源有很多类型，自激振荡腔脉动源如图1。2所示，这是一种典型的Helmholtz 共振腔[5]，当前喷嘴流束中的不稳定扰动波在穿过腔内的剪切层时，剪切层对其有选择放大作用形成涡环结构，剪切流动中涡环与碰撞壁撞击，在碰撞区域产生压力扰动波并向上游反射，在上游剪切层分离处诱发新的扰动的产生，新扰动压力波与原扰动相互不断激励，腔内就产生流体自激振荡，并在后喷嘴出口形成脉冲射流。在很多自激振荡腔中，会发生空化现象，但其缺点是与系统管路尺寸存在相依性，一旦管路尺寸变化，就需重新设计。论文网

2 强制脉动源

所谓的强制脉动源，即通过消耗能量使流体产生脉动的装置。较为常用的强制脉动源可分为隔膜泵、电磁阀、活塞往复泵、组合式旋转叶片阀等。

组合式旋转叶片阀是通过阀门的旋转改变产生脉动，一般是由静叶和动叶组合而成。当动叶上的孔与静叶的孔重合时，流体流动管路得以导通；反之，流体流动管路关断。从而造成周期性的脉动流，其频率与动叶的旋转转速、阀孔布置直接相关。王家骅、韩启祥等[22]已将这类组合旋转阀广泛应用于脉冲爆震发动机上。

隔膜泵脉动源[23]如图1。3所示，由曲轴连杆推动隔膜进行往复运动使流体方向往复产生脉动，而图1。4中的往复泵[24]是利用连杆抽拉活塞使流体方向往复进而产生脉动。它们能通过自身部件往复运动带动流体进行往复运动产生很好的空化效果并且产生的脉动频率使得边界层不断的断裂重组。但是，可能会因为为了得到相应的脉动流而消耗过高的泵功造成得不偿失。

3强化传热的途径

式中：Q为传热系数，W／(·K)；A为换热面积，；为冷热流体的平均温差；K。由此，可从以下几个方面来强化传热：

1增加传热面积A

增加传热面积不应只是单纯的依靠增大设备的外部尺寸来实现，而应该合理地改变换热器的内部结构，从而增大设备的换热表面积与体积之比，或改变流体的流动特性从而达到强化换热的要求。例如采用肋片管、螺纹管、波纹板片等。采用扩展表面后，不仅仅是增加了换热面积，如果几何参数选择适当，还可以改变流体的流动特性，从而提高换热器的传热系数，但是相应的流体的压降也将加大，进而增加能耗。因此，通过增大换热面积的方法强化换热的应用也要有一定的限制。

2增大平均传热温差

温差是推动传热过程进行的原动力。从这个角度出发，增加传热的平均温差，也可以作为一种有效强化传热的手段。采用逆流或者接近于逆流的方式布置换热面来改变平均传热温差，或者扩大冷流体和热流体的进出口温度从而增加平均传热温度是工程应用中最常用的两种方式。但是，在实际工程中，因生产工艺、生产条件及经济性对流体的进出口温度有着特殊的要求，使得平均传热温差不能随意变动，因此，想从增大平均传热温差来强化换热热并不具有实用性。