膜片管束通道传热性能的数值研究

以膜片管束通道为研究对象,通过数值模拟分别对通道的入口段和充分发展段建立非稳态数学模型。在不同Re下的通道入口段中不同几何周期的相应截面上设置无量纲速度和无量纲温度的监测点,分析了入口段的换热特性,并且重点探讨了流动与换热进入周期性充分发展段后,改变管束排列方式对换热Nu的影响。结果表明:Re不同时,流动和换热进入充分发展需要经过的几何周期数也不同;进入充分发展段后,Nu随着管间距的减小而逐渐增加,而且对于大间距排列管束,改变圆管竖直方向间距对Nu的产生的影响更显著。     

微细管内超临界二氧化碳冷却换热研究

本文对超临界二氧化碳在微细管内冷却对流换热进行数值模拟研究,分析不同流动方向和管径大小对超临界二氧化碳对流换热的影响,考察管内局部流体温度、管壁温度以及无量纲温度分布的变化。湍流模型采用低雷诺数YS模型。研究表明,在LPV范围比较大的截面,超临界二氧化碳局部换热系数达到最大值,同时管内传热受流动方向和管径的影响均较大。     

光学炮塔气动载荷的非稳态特性

采用耦合J-B模型的IDDES模型与双时间步LU-SGS方法开展炮塔非稳态气动载荷的数值仿真研究。炮塔流动会发生分离,天顶位置的分离角大于90°;当流动绕过炮塔时,形成马蹄涡、脱落涡街等非稳态流场结构,导致气动载荷也具有非稳态特性;炮塔顶点的脉动静压功率谱在1.6~40.0 kHz进入各向同性均匀湍流的惯性子区,基本满足Kolmogrov的-5/3定律;气动力以阻力为主,横向力的脉动幅值大,气动力矩则以俯仰力矩为主,滚转力矩的脉动幅值大,偏航力矩可以忽略不计;气动力和力矩的功率谱主要集中在1 kHz以下,存在多个尖峰频率,主频约为230 Hz (斯特劳哈尔数为0.15)。在ATP系统设计之初,需要考虑光学炮塔所受气动载荷的非稳态特性,并规避尖峰频率尤其是主频的谐振破坏问题。     

信号组合对周期性射流冲击换热的影响

利用信号发生器控制质量流量控制仪来产生波形和频率可调的周期性变化的非稳态射流,实验研究了由标准矩形、正弦、锯齿和跳变脉冲信号组合产生的周期性波形的冲击换热性能,频率范围1.25 Hz~20 Hz。研究表明,信号组合后的非稳态射流对平板换热的平均换热系数有一定影响,射流冲击换热的无量纲平均Nu数在滞止点及其周围的改变主要取决于信号的变化规律和变化的频率;跳变信号的加入可以在一定程度上增加被冲击平板的平均Nu数;组合的正弦矩形和锯齿矩形非稳态射流在频率增加到10 Hz之后可以获得比稳态射流增强的换热效果。     

丁胞强化传热管内的流动与传热性能研究

以螺旋丁胞管为数值模拟对象,采用周期性边界条件,利用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法,研究了管内湍流的流动与传热性能。模拟结果表明,流体在流经丁胞前端时壁面附近有较大的径向速度分量,最大达主流速度的34.6%,有效地增强了湍流度。管内局部换热强度的分布对应于丁胞突起也呈周期性变化,最大换热系数是光管的2.48倍,而平均换热系数则是光管的1.7倍。丁胞的结构优化能使换热最大增强1.6~2.74倍,同时阻力系数(f/f_0)~(1/3)增加1.54~1.63倍;丁胞的相对深度h/d存在的最优值在0.20~0.25之间;具有较小排列密度的丁胞管减阻效果更显著。以无量纲参数h/d、Re和D~2/pl拟合的Nu数和阻力系数f的关系式误差均在10%以内。     

具有隔板的平行通道内空气混合对流换热数值模拟

本文以锅炉干排渣装置为背景,对抽象的理论模型具有隔板的平行通道内空气混合对流换热进行了数值模拟.数值计算表明,在Re＞1000时应采用非稳态数学模型进行数值模拟;在Re＞500时,自然对流机制对流动和换热的影响基本可以忽略.数值计算给出了不同Re时的进出口无量纲压差、局部的Nux和平均Nu以及流线图.这些结果可为深入研究干排渣装置中流动和换热特性提供参考.     

蒸气在倾斜细小直径圆管内的流动凝结换热特性

细小管内的流动凝结换热具有许多超常换热特性,经典的Ｎｕｓｓｅｌｔ分析方法已不能满足需要。在以往研究的基础上,本文进一步通过实验探析换热温差和蒸气流量对不同直径的细小管内流动凝结换热的影响。研究表明,管径越小,换热温差对凝结换热系数的影响程度越低;通过流量和倾角对凝结换热数的影响,分析了重力引发的流动分层和剪切力对凝结液的排除两种因素对细管传热强化的作用机制。本文的实验结果和用于常规尺度下的通用关联式对比表明,采用细管,管内的流动凝结换热得到无可置疑的强化     

周期性矩形槽通道入口流动与换热的数值分析

对周期性矩形槽流道入口的流动与换热进行了数值模拟。结果表明:在所考虑的参数条件下,流动和换热是非稳态的,并且随着Re的增大,这种随时间变化的特点越明显;当Re等于100、200时,经过1~2个几何周期,各周期的流速分布和无量纲温度的分布基本相同,流动和换热表现为明显的周期性充分发展特征。     

内置双旋线换热管内流动与传热数值模拟

采用数值计算方法,以水为流动介质,分别对内置双旋线外径为9 mm、12 mm、15 mm、18 mm的换热管内流体流动与传热特性进行模拟分析,结果表明:管内流体呈规律性三维螺旋流动,提高了管壁附近流体的周向速度和径向速度,加剧了管壁滞留层流体的扰动及与中心区域流体的混合;随着双旋线外径增大,流动阻力系数f随之增加;内置双旋线换热管的协同数均大于光管,综合性能评价指标PEC值可达1.8,说明内置双旋线换热管具有良好的综合换热性能。     

碳氢燃料流动换热与裂解反应的建模及仿真

碳氢燃料的化学热沉的释放特性不仅与燃料自身的化学性质有关,还受燃料温度和驻留时间等流动换热因素的影响,是高超声速热防护技术中的重要研究课题。考虑流动换热对裂解反应的影响及裂解反应所引起的组分变化对流动换热过程的影响,本文提出了一个一维非稳态的模型来研究碳氢燃料的裂解反应与流动换热过程的耦合特性.并对不同的温度、工作压力...     

管内变密度流体流动与换热的充分发展及解析解

本文提出了圆管内变密度流体流动与换热充分发展的概念和相关假设及其推论.在所提出的概念和假设基础上对理想气体在圆管内的流动与换热进行了解析求解,得到了充分发展时的无量纲速度抛物分布及无量纲温度分布.对圆管内密度随温度变化的氩气的流动与换热数值模拟所获得的无量纲速度分布及无量纲温度分布在入口段后与上述解析解非常吻合,从而验证了在本文的计算条件范围内,圆管内变密度流体充分发展流动与换热的概念及其解析解是合理的.     

周期热流法测量薄膜材料热扩散率的二维效应分析

符号表A无量纲温度幅值L。热扩散长度。1二维效应作用区边界AD温度幅值。试样表面法向Yd样品无量纲厚度AO特征温度q热源热流。材料热扩散率C材料体积比热容qb热源热流幅值。”测量热扩散率d样品厚度T试样上某点温度A材料导热系数h表面等效换热系数几边界温度p温度相位He无量纲换热系数。。光源边界。测量角频率1前言使用周期热流法测量薄膜材料面向热扩散率的基本原理如图1所示，调制光对试样加热，遮光板沿V方向以一定速度V移动，引起试样上热源边界l变化，假设没有热损失，试样上经历沿。方向的一维导热过程，则热电偶测得之温度幅…     

金属泡沫填充管换热性能的实验研究

本文通过搭建流动与换热实验平台,对10 PPI,30 PPI,70 PPI三种不同孔密度的不锈钢金属泡沫填充管的换热性能进行了实验研究,分析了管内入口雷诺数、入口温度以及孔密度对管外壁Nu数的影响。研究结果表明,金属泡沫填充管的换热强度较光管条件下提高,且30 PPI和70 PPI的换热强度都大于10 PPI填充管的换热强度;在本文的研究工况下,金属泡沫填充管的管外壁Ⅳu数随管内雷诺数的增大变化不明显,随管内入口温度的增加而增大;三种金属泡沫填充管的换热综合评价因子都大于1,且基本不随雷诺数的变化而变化。     

内螺纹管流动沸腾气泡行为及换热特性研究

为探究内螺纹管流动沸腾过程中的气泡行为及其对换热的影响机理,采用VOF模型(Volume of Fluid Model)及相变模型对工质在小尺寸水平内螺纹管中的流动沸腾过程进行二维非稳态数值模拟。获得了不同质量流速下工质在管道内的气相分布以及管壁不同位置处的温度、换热系数。分析了内螺纹管流动沸腾过程中的气泡行为特点以及不同气泡行为对换热性能的影响。研究表明:在内螺纹管中随着质量流速的增加,管内含气率降低,平均换热系数增大。管壁面上气泡的滑移、长大行为会削弱对流换热,而近壁面气泡的聚并行为会增强对流换热。     

超临界CO_2在三叶管内换热特性研究

建立了内径为2 mm的三叶管三维模型,使用ANSYS Fluent软件对超临界二氧化碳在三叶管内的对流换热特性进行了研究,分析了流动方向、进口雷诺数、壁面热流密度和冷却压力等因素对局部换热系数的影响,结果表明:在本文研究的范围内,流动方向对超临界二氧化碳在三叶管内局部换热系数的影响较小,可以忽略,进口雷诺数、壁面热流密度和冷却压力对局部换热系数的影响较大;二氧化碳进口雷诺数越高,对应的局部对流换热系数也越高,壁面热流密度的大小对局部换热系数出现峰值位置有较大影响,对其大小影响不大;超临界二氧化碳冷却压力越高,对应的局部对流换热系数的峰值也越大;局部对流换热系数峰值所对应的温度只与冷却压力下的临界温度有关。     

方管核心流区域添加内插物强化传热的实验研究

对方管核心流区域添加内插物强化对流传热进行了实验研究,对传热与阻力特性和PEC值进行了实验分析,实验结果表明,方管内的换热平均强化了2.2倍,PEC值为1.06～1.8之间.此外,实验表明,在层流和湍流情况下PEC均大于1,但层流状态下效果更加显著.     

封闭圆内开缝圆自然对流换热的振荡特性

本文通过数值计算探讨了封闭圆内开缝圆自然对流换热的振荡特性。数值计算以整个圆为计算区域,采用了非稳态的数学模型和具有QUICK差分格式的SIMPLE算法。在相同条件下计算结果和实验结果符合很好。数值结果显示, 当几何结构一定时,Rayleigh数Ra小于某个临界值时,流动和换热处于稳态,并且关于垂直中心线对称;Ra大于这个临界值时,流动和换热是振荡的,非对称的。数值实验还表明,流动和换热出现振荡时的临界Rayleigh数Rac与开缝圆的开缝度有关,且流动和换热的振荡会出现对称振荡和非对称振荡两种情形。     

扭曲螺旋管内LNG的传热与流动特性研究

采用数值分析方法,分别对液化天然气(LNG)在扭曲椭圆管和扭曲扁管内发生相变时的传热和流动特性进行了研究,分析了管道长短轴之比和雷诺数对管道换热性能的影响。结果表明,扭曲管道内流体流动产生的二次流强化了管道的传热性能。扭曲椭圆管道的综合性能系数PEC值均大于1,其换热性能优于相同条件下的圆管;扭曲扁管的长短轴之比小于2时,在低雷诺数时的PEC值小于1,此时扭曲扁管的换热性能不如相同条件下的圆管。在管道长短轴之比相同时,相同条件下扭曲椭圆管的综合性能优于扭曲扁管。     

微尺度水平单管内流动沸腾特性实验研究

对非共沸混合工质R134a/R32(75/25)在水平微尺度管道内的流动沸腾换热实验结果进行了分析和讨论,以探究微细通道内流动沸腾换热的主导机制。对影响其换热的多种因素(热流密度、质量流量和质量干度)进行了分析,实验得出,当质量干度较低时,热流密度和质量流量共同控制着微尺度管内的换热方式,当热流密度的影响占主导地位时,管道内的换热以核态沸腾为主;当质量流量的影响占主导地位时,管道内的换热以强制对流为主。     

内插弹簧转子的管内换热及转子旋转特性

管内插入物是强化管内换热的有效方法,内插可旋转结构在强化换热的同时还具有良好的除垢抑垢效果。实验研究了内插螺旋弹簧转子的管内换热以及转子的转动特性。结果表明,与光管相比,换热增强30%,但流动阻力增加5倍左右,转子的参数需要进一步优化以减小阻力。转子的转速与来流速度呈线性递增关系,与入口处转子相比,下游转子的转速逐渐降低,单螺旋转子转速降低的幅度大于双螺旋转子。双螺旋结构连续稳定运行半年以上,该转子强化换热及除垢抑垢性能稳定。