竖通道自然对流变物性影响和热阻力

引言 肋片换热器、太阳能集热器的优化设计,核反应堆的安全问题,以及微电子设备的散热问题对竖通道自然对流的换热研究提出了迫切的要求.自Elenbass提出竖通道自然对流问题以来,很多人作了有关的理论和实验研究工作.在前人工作中,一般都引入Boussinesq近似,即认为除浮力项外,密度、粘性等物性参数都为常数.在其它自然对流问题中,最多是按某参考温度给定物性以近似变物性影响.然而,对于不同的问题(单板、圆     

等温竖平板通道自然对流换热优化的实验与理论研究

一、引言 竖平板通道自然对流在许多工业设备中得到了广泛的应用。在肋片式散热器及电子设备散热的热设计中,经常涉及换热优化问题,即在给定的空间范围内如何设计多通道体系以使得总换热量最大。前人对此做了不少工作,得出了一些换热优化关系式和设计曲线。他们的研究大多采用常物性自然对流换热关系,通道表面的辐射换热也没有考     

竖平板通道自然对流速度场的测量

一、引言 近年来,随着超大规模集成电路的发展和应用,使得电子设备的冷却问题越来越突出,竖板通道的自然对流换热的研究进一步得到了人们的重视.然而,尽管有许多学者对该问题进行了数值计算与实验研究,由于自然对流的速度小,流场对外界的干扰很敏感,再加上通道几何条件的限制,文献中很少见到通道内速度场的测量结果.现有的许多关     

自然循环加热段内对流传热特性的实验研究

本文以常压去离子水为工质,对自然循环工况下上升加热段内单相水的对流传热特性进行了实验研究。实验结果表明,自然循环工况下上升加热段内工质的物性变化及由浮升力引起的自由流动对对流传热特性有重要影响。通过分析,提出了计算自然循环工况下上升加热段内单相水的对流换热系数的经验关系式。     

等温竖平板通道自然对流端部效应的实验研究

一、引言 平行平板通道自然对流换热的数值求解常采用二维假设,用干涉法测量通道内气流温度场也是在二维场的前提下进行.然而,工程实际中所遇到的通道自然对流问题总会有端部效应存在.目前,可以说明二维假设的适用范围的实验结果很少.sparrow曾用质交换的方法研究了通道自然对流换热,并得出如下结论:如果(b/h)Ra大于10,则通道两端封闭与否对总换热量无多大影响,系统可看作是二维的.本文着重讨论端部效应对通道自然对流速度场的影响,试验研究了端部效应的强弱与通道几何尺寸和平板与环境的温差的相互关系.     

球形颗粒在超临界水中自然对流传热特性研究

超临界水流化床反应器可以有效气化湿生物质并且高效产氢。超临界水流化床反应器工作的表观流速比较低,颗粒与流体之间的自然对流换热是主要的传热方式.本文通过Boussiesq模型和真实物性流体模型模拟研究了层流条件下单颗粒与超临界水在拟临界点附近的自然对流换热.由于物性变化的影响,颗粒表面附近呈现高速度梯度、高表面涡量和高温度梯度的现象。临界水导热系数和比热的变化对拟临界区的自然对流传热起主导作用,Grashof数和平均Nusselt数在对数坐标下为线性关系。     

变物性参数对微通道内纳米流体强制对流换热的影响

对二维微通道内Al_2O_3-水纳米流体的强制对流换热进行了数值研究。主要研究纳米流体的变热物性参数、纳米粒子体积分数φ和Re数对纳米流体强制对流换热的影响。研究表明:在Re数和纳米颗粒体积分数φ一定时,变热物性参数纳米流体比定热物性参数纳米流体在微通道内的强制对流换热强。在Re数一定时,随着纳米粒子体积分数φ的增加,纳米流体换热性能增强。在纳米粒子体积分数φ一定时,随着Re数的增加,纳米流体的换热能力也随之增加。     

格子Boltzmann方法模拟融化相变过程

建立融化和自然对流耦合的格子Boltzmann双分布函数模型,采用焓法迭代求解相变非线性源项,并通过变松弛时间方法处理固液两相变热物性间题.热传导融化过程的计算值与分析解的对比分析说明该模型能够准确地模拟融化过程.自然对流条件下融化过程的模拟结果表明自然对流在一定程度上影响了融化传热及融化速率等,体现出与热传导融化不同...     

非等温竖壁的自然对流与辐的复合换热

采用数值计算与差分干涉方法,对非等温竖壁的自然对流与辐射的复合换热进行了理论和实验研究,由于冷凝器水平排管的影响,竖壁温度沿高度产生周期性变化;局部对流换热系数呈起伏振荡和下降分布,水平排管的间距对局部对流换热系数有明显的影响,辐射换热的存在使得竖壁平均温度降低;在Ra=2.5×10~7-5.0×10~8,s/d=6-16范围内,辐射换热量的份额随Gr数的增大而有所增加,给出了计算非等温竖壁平均换热系数的准则关系式,为设计该类冰箱背壁散热提供了依据。     

强制对流条件下侧面散热对导热系数测量的影响

由于在实验过程中需要打开风扇因此侧面散热是平板法测量材料导热系数时不可忽略的一个问题,本文针对这种强制对流条件,根据传热理论得到合理的强制换热系数,研究了系统的侧面散热对测量结果的影响。研究结果表明,相比于加热盘的侧面散热,样品盘和散热盘侧面的散热对实验结果影响更大,这种影响对外界环境温度的变化并不敏感。如果采用自然对流条件进行模拟,散热盘的稳定温度值比实验值高出约17℃。虽然这种偏差会随着室温的升高而减小,但不可忽略。     

基于变物性的格子-玻尔兹曼通量求解器

本文提出一种考虑流体热物性变化的格子-玻尔兹曼通量求解器。该求解器能够捕捉流体物性参数的变化对流动和传热的影响,在保留了传统格子-玻尔兹曼方法固有优势的同时,克服了在网格划分、边界条件处理等方面的缺陷。本文采用该求解器模拟了同心环型腔内由温差驱动的自然对流,讨论了不同温差条件下的流动和传热特性,分析了物性变化的影响。结果表明:常物性解低估了换热设备的传热性能,而且Ra数越大,偏差越显著。     

粘性耗散及变物性对多孔介质中对流换热的影响研究

本文通过理论分析、数值模拟与实验研究的综合,研究了粘性耗散及变物性对多孔介质中对流换热的影响。发现：用理想的等热流边界条件可以较好地数值模拟等热流边界条件下多孔介质中的对流换热;在实际可实现的参数条件下,粘性耗散对多孔介质中对流换热的影响不大;油的变物性对换热的影响很大—热流密度越高,对流换热越强。     

竖直细圆管中超临界CO_2对流换热实验研究

本文对超临界二氧化碳在竖直细圆管中的对流换热进行了实验研究,研究了入口温度、流体流量、热流密度及浮升力等对换热的影响。结果表明,超临界压力条件下流体的进口温度、流量和热流密度对对流换热有很大的影响。当流量比较大而热流密度比较低时,物性的变化相对较弱,计算结果与实验数据基本吻合;而当流量比较小而热流密度比较高时,物性的变化相当剧烈,计算结果与实验数据有很大差异。     

流动沸腾空穴核化机理的实验研究

针对水在垂直矩形通道内的流动沸腾,对空穴核化的机理进行了实验研究.不同表面物性的沸腾对比发现良好湿润性表面成核更为持续稳定.空穴成核过程中形成的低过热区域超出了气泡直径大小,影响因数在1.3～1.8范围内变化.微液膜蒸发模型分析液膜厚度在活化核心处最小,而热流密度刚好相反.流动条件加强了气泡脱离运动,致使主流对流冷却作用增强,影响范围超出了气泡直径区域.核心间的相互作用导致核心状态出现间断性,同时主流对流冷却也是重要原因.     

高Rayleigh数条件下竖圆环夹层内自然对流换热的实验研究

对内壁维持恒热流和外壁向环境冷却的大高宽比竖圆环夹层内自然对流换热进行了实验研究。实验装置高宽比分别为２３５和６６６７，半径比分别为２．０３和３．９２。实验数据整理考虑了热辐射影响以获得对流规律。由于已有工作均未考虑高Ｒａ数区域，首次得到Ｒａ数高达１０￣９的区域内平均Ｎｕ数的换热准则式。在低Ｒａ数区域，亦取得了与前人工作一致的结论。本文结果改进了高Ｒａ数区域换热规律的预测能力。     

空气在多孔介质中对流换热的数值模拟

本文对空气在多孔结构中的对流换热进行了数值研究．数值模拟与实验的比较表明,对空气在玻璃或轴承钢颗粒多孔结构中的对流换热进行数值模拟时,应采用考虑热弥散效应的局部非热平衡模型．本文还研究了颗粒直径、颗粒导热系数、空气物性随压力的变化及粘性耗散等对换热的影响．     

冲击射流结构中应用粗糙表面的实验研究

在单侧开口的冲击射流冷却结构中,逐步增加的横流将影响冲击板上的对流换热效率,本文提出了压窝板和肋片板两种粗糙冲击板构型,增加横流的扰动以减少对冲击流的影响并且增大横流与壁面的对流换热。实验采用瞬态热敏液晶测量方法,可以得到大尺度壁面的二维对流换热系数分布,可以较为系统地分析压窝及肋片周围的局部换热系数分布。通过实验研究,发现压窝板可以显著增大平均换热系数,而肋片板降低了平均换热系数。     

微通道内超临界二氧化碳的压降与传热特性

进行了微通道内超临界CO2的局部和平均传热与压降特性实验研究。结果表明,临界点附近物性参数的剧烈变 化使压降增大,但传热被大大强化。同时也发现,系统压力、质量流速及CO2温度对流动与传热特性有重要影响。在大 量实验数据的基础上,得出了冷却条件下水平微通道内超临界CO2强制对流换热关联式。     

斜偏心水平圆柱环形空间自然对流传热

一、前言 对偏心水平圆柱环形空间自然对流传热的系统研究仅有十年左右的历史。本文采用数值方法对斜偏心的情况,探索瑞利数、斜偏心率、直径比、偏心斜角等因素对自然对流传热的影响,并借助Mach-Zehnder光干涉仪进行实验研究。 二、数值分析 经过双极坐标变换,控制方程变为:     

格子Boltzmann方法用于模拟超临界CO2自然对流的研究

本文提出一种能够体现流体物性变化的格子Boltzmann模型。首先,通过模拟常压下空腔内的自然对流,检验了模型的可靠性。其次,模拟了超临界压力下CO2的自然对流,讨论了伪临界温度附近急剧的物性变化对流动及传热的影响。模型的提出为深入探讨CO2的流动和传热特性提供了有力工具。本文结果为有效利用超临界CO2提高换热系统的性...