杨延锋，姜根山，于 淼

(1.华北电力大学 能源动力与机械工程学院，北京 102206； 2.华北电力大学 数理学院，北京 102206)

近年来，声波(或振动)诱导振荡流强化热、质传输过程的研究已受到广泛的关注[1-3]。理论研究表明，声波作用于物体或物体发生自激振动时，不论何种形式，物体周围均可形成2种不同的流场成分[4-5]：(1) 依赖于激励频率的自由振荡流；(2) 与时间无关的具有漩涡特性的稳定声流(或定常流)。这表明，声波(或振动)诱导振荡流对热、质传输速率的影响取决于这2种不同的流场特性。声流的形成是由于声波在固体声学边界层内的热黏性损耗而产生的时均净流量，由雷诺应力驱动，由此在声学边界层内形成的声流称为内涡流；而通过动量和涡量的传递，又可在声学边界层外诱导出尺度更大但强度较弱的外涡流[6]。声流的存在可以破坏边界层结构，从而降低热、质的传输阻力。Gopinath等[7]理论分析了大流雷诺数条件下声流对传热的影响，指出声流强化传热的效果与频率成反比，而与声强成正比。对于声流结构的研究，Bahrani等[8]利用粒子图像测速法(PIV技术)可视化了振动圆柱外的声流结构，清晰呈现了内涡流和外涡流。林同骥等[9]对同心圆柱间内柱作小振幅(Re≪1)振荡诱导的稳态漩涡流进行了数值模拟，并通过实验可视化了稳态涡流的结构。然而，国内外对声流引起的热对流问题还鲜有研究。因此，笔者建立了行波场中单换热管外声流强化传热的数值计算模型，试图探究声流对传热的影响机理。……