耗散结构内部控制论文提纲

论文题目：在水平对流中关于热耗散率的测量

摘要：本文在水平对流系统中通过实验测量了热耗散率εN（r）。首先分析了局部热耗散率的空间分布情况,然后得到了固定位置上局部热耗散率与系统控制参数Ra数之间的幂指数关系,最后通过统计学分析局部热耗散率的脉动情况进一步了解水平对流系统中出现的热羽流的拟序结构。本实验中水平对流系统的长（L）,宽（W）,高（H）之比为10:1:1。冷板和热板表面为正方形,其边长与水平对流系统长度L的比例为1:10,并且表面温度保持恒定均匀。本实验中制作了一种温度梯度探头用来测量局部热耗散率。该温度梯度探头由四个按直角坐标关系排布的直径为0.36mm的热敏电阻组成,电阻之间的间距为0.8±0.1mm。整个实验测量过程中保证系统内普朗特数Pr = 5.4恒定不变,Ra数的测量范围为4.9×1011～8.2×1011。根据GL理论,热耗散率包含两个部分,一项是平均热耗散率εm（r）,主要受平均温度梯度的影响;另一项是脉动热耗散率εf（r）,主要来自于从热边界层内产生的热羽流的拟序结构。通过测量得到热板及冷板上方局部热耗散率的垂直空间分布,发现平均热耗散率εm（r）主要存在于热板及冷板上方的温度边界层内,并且随着垂直高度的增加而减小;脉动热耗散率εf（r）主要存在于热板上方的热边界层内部以及靠近热边界层的混合区,说明该区域存在热羽流,并且随着高度的增加而减小。在远离热边界层的主流区基本处于层流状态,不存在热羽流。后面对温度脉动δT、温度梯度dT/dxi及脉动热耗散率εf（r）的概率密度分布进行分析,进一步帮助我们了解热羽流拟序结构在水平对流系统内的发展状况。发现水平对流内存在不稳定的湍流状态,主要集中于靠近热边界层的混合区。该区域存在热羽流与来流冷流强烈的混合作用。此外,我们发现靠近热板的温度边界层内部以及混合区内固定位置上平均热耗散率εm（r）与R数成正比关系,并且具有与瑞利-伯纳德对流中相同的幂指数关系,但是对应的系数不同;脉动热耗散率εf（r）与R数成反比关系,并且存在类似幂指数关系。在冷板处,平均热耗散率εm（r）与R数同样存在成正比的幂指数关系。

关键词：热耗散率;水平对流;热羽流;热边界层

学科专业：动力工程及工程热物理

摘要

abstract

第1章 绪论

1.1 热耗散率及水平对流的研究背景和意义

1.2 研究现状

1.3 本文主要研究内容

1.4 本文研究的主要目的

第2章 实验装置

2.1 温度梯度探头

2.1.1 温度梯度探头的制作

2.1.2 温度梯度探头的温度标定

2.2 数据采集模块

2.2.1 锁相放大器Sa830

2.2.2 交流电桥

2.2.3 数据采集卡NI-USB-6341

2.2.4 温度与电压信号关系的标定

2.3 水平对流发生装置及恒温箱

2.3.1 水平对流发生装置及理论分析

2.3.2 恒温箱

2.4 本章小结

第3章 局部热耗散率的测量

3.1 温度脉动概率密度分布

3.2 温度的频谱分析

3.3 温度剖面图的垂直空间分布

3.4 温度脉动剖面图的垂直空间分布

3.5 本章小结

第4章 局部热耗散率的空间分布

4.1 热板处局部热耗散率空间分布

4.2 冷板处局部热耗散率空间分布

4.3 本章小结

第5章 局部热耗散率与Ra数的关系

5.1 热板处局部热耗散率与Ra数的关系

5.2 冷板处局部热耗散率与Ra数的关系

5.3 本章小结

第6章 局部热耗散率的脉动

6.1 热板处局部热耗散率脉动分析

6.2 本章小结

结论

参考文献

致谢