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考虑壁面滑移效应的膜蒸馏系统热质传递特性数值模拟的开题报告
开题报告
题目：考虑壁面滑移效应的膜蒸馏系统热质传递特性数值模拟
背景介绍：
随着全球水资源短缺的日益加剧，膜蒸馏技术作为一种高效的海水淡化和水处理方法，逐渐成为了人们关注的焦点。在膜蒸馏过程中，热质传递是一个关键问题。然而，传统的热质传递模型往往基于一些假设和简化，如壁面无滑移条件、恒定温度等，而膜蒸馏系统的壁面温度分布不均、流体粘性和分子扩散效应使得传统模型难以准确描述实际情况。
因此，考虑壁面滑移效应的热质传递特性数值模拟，对于理解膜蒸馏过程中流体动力学和传热传质特性具有重要意义。
研究目的：
本文旨在通过对壁面滑移效应的考虑，对膜蒸馏过程中的热质传递特性进行数值模拟研究。具体研究目标为：
1.建立基于壁面滑移效应的膜蒸馏系统热质传递数值模型；
2.探讨壁面温度分布、流体粘性和分子扩散等因素对于热质传递特性的影响；
3.对模型结果进行分析和比较，得出结论并提出优化建议。
研究内容和方法：
本研究将采用计算流体动力学（CFD）数值模拟的方法，建立基于壁面滑移效应的膜蒸馏系统热质传递数值模型。
具体内容包括：
1.对膜蒸馏系统的流体运动和热质传递进行分析，建立液气两相流体力学模型；
2.考虑壁面滑移效应，建立膜蒸馏系统热质传递数值模型，并利用Fluent软件进行模拟；
3.进行模拟计算，分析壁面温度分布、流体粘性和分子扩散等因素对于热质传递特性的影响；
4.将模拟结果与基于传统假设的传热传质模型进行对比，分析模型的优劣；
5.得出结论并提出模型优化建议。
预期研究意义：
本研究意义在于：
1.探究膜蒸馏过程中壁面滑移效应对热质传递特性的影响，对于完善膜蒸馏系统的热质传递模型具有参考意义；
2.建立基于壁面滑移效应的热质传递数值模型，为研究膜蒸馏系统优化和节能提供参考依据；
3.提高对于膜蒸馏技术的认知和理解，为其广泛应用提供理论基础。
可行性分析：
本研究采用CFD数值模拟方法对膜蒸馏系统热质传递特性进行模拟，取得数据方便、实验环节少、数据可控。同时，该方法可依据所需精度，对模型进行调整和优化，符合研究的要求。而所需的计算机硬件和软件条件较为简单，实验条件和经费预算上都较为可行。
研究计划：
本研究预计在三年内完成。研究计划如下：
1.第一年：对相关文献进行调研，并建立基于壁面滑移效应的膜蒸馏系统热质传递数值模型；
2.第二年：编写程序，利用Fluent软件进行模拟，并对模拟结果进行分析；
3.第三年：对模拟结果和基于传统假设的热质传递模型进行对比，并得出结论并提出优化建议。同时完成论文撰写和毕业论文答辩。
参考文献：
1.M.El-Awady,H.Hussein,T.M.AbdElfattah.Numericalsimulationofheatandmasstransferinamembranedistillationmodule.JournalofMembraneScience,2014,471(1):288-302.
2.赵春花,蒋福泉,李煜.一种基于壁面滑移效应的微孔膜蒸馏传热模型.化工学报,2011,62(8):2237-2244.
3.W.Baek,M.Chun,D.Lee.Heatandmasstransfercharacteristicsofairgapmembranedistillation:Anumericalstudy.JournalofMembraneScience,2016,518:184-192.