纵向涡强度衰减及其干涉的数值分析

本文以空气为介质,在Re=600-2100的范围内对布置有三角翅片的平行通道内的初始段层流状态下涡干涉的流动及换热进行了数值模拟。展示了旋向相反的涡在流道中的产生及发展情况,说明了涡产生器在横向位置变化时对横截面上平均Nu数和涡旋强度(?)的影响,并对单个涡产生器的有效换热区域长度进行了探讨。     

涡产生器形状对圆管管翅式换热器传热及阻力的影响

为了研究涡产生器形状对圆管管翅式换热器传热及阻力的影响,本文采用数值模拟的方法分析了具有相同底边长度及相同面积的三角形、矩形及梯形涡产生器对换热器传热及阻力性能的影响。结果表明,在相同Re数下,与平直翅片换热器相比,安装三角形涡产生器,Nu和f都增大的最多,安装矩形涡产生器,Nu和f都增加的最少。并且本文以强化传热因子JF作为评价准则,得出三角形涡产生器能够使换热器获得较优的综合强化传热效果。     

带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器数值分析

对带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器和圆管翅片换热器的空气侧表面的换热和流动特性进行了三维数值模拟.结果表明,在模拟的流速范围内,与圆管翅片换热器相比,带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器的换热效果Num平均强化了32.4%,其综合换热性能(Nu/f)提高了28.93%,明显好于圆管翅片换热器.纵向涡强化换热的内在机理可以用场协同原理进行解释,它改善了速度场和温度场的协同,使全场的速度和温度梯度之间的夹角减小.     

几何参数对涡发生器流动传热特性影响研究

本文首先对"common flow down"(A形式)和"common flow up"(B形式)两种形式纵向涡发生器的流动换热性能进行了计算比较,发现B形式纵向涡发生器Nu数比A形式纵向涡发生器在计算范围内平均增大2.8%,而f因子却平均减少9.1%,这表明B形式纵向涡发生器是一种性能更加优异的强化传热表面方式;考察了B形式纵向涡发生器的几何参数对流动换热性能的影响,结果表明B形式纵向涡发生器空气侧Nu数与f因子随着攻角减小、高度h_(VG)增大、x_(VG)减小、y_(VG)减小而增大,而随着长度l_(VG)的增大Nu数先增大后减小,同样f因子随着长度l_(VG)的增大也先增大后减小。     

印刷电路板式熔盐氦气换热器热工水力特性研究

印刷电路板换热器换热性能好,结构紧凑,在核反应堆发电领域极具潜力.本文研究对象是应用于钍基熔盐堆的熔盐氦气中间换热器,文中采用数值模拟的方法,研究了Z型流道的熔盐-氦气印刷电路板换热器的传热和阻力特性。计算当量直径为0.922 mm的流道结构的熔盐侧的总的压降因子f与Nu,与经验公式进行对比,结果基本吻合;然后对流道进行优化,对比不同结构流道对流动和传热的影响,经过综合传热特性的比较,最终选用当量直径为1.83 mm,特征角为15°的流道结构,拟合出该结构下的Nu和f关于Re的经验关联式。     

混合板式换热器板通道的数值模拟研究

本文采用二维非稳态数学模型、周期性充分发展边界条件对混合板式换热器中的板通道内的流动和换热进行数值模拟。在Re=4407～22035工况范围内,计算了半圆型、半椭圆Ⅰ型和半椭圆Ⅱ型三种不同纵截面形状波纹板通道内的流动和换热性能。数值模拟结果分析表明,波纹通道内的流动会因为流体从凸面流向凹面时产生回流而形成涡,即产生扰动,强化了后面的换热,但同时增大了阻力。并得出半圆型通道换热最强,Nu为椭圆Ⅱ型的1.4倍;但其阻力最大,压降为椭圆Ⅱ型的1.9倍。     

三维方腔内竖直平板混合对流换热的数值研究

本文建立了三维方腔内竖直板混合对流换热的数学模型,探讨Re数,进风口位置、竖直板位置对混合对流换热的影响.结果表明:随Re数增加,竖直板下部的平均Nu2下降,而总体平均Nu1增加.随送风口高度增加,竖直板对流换热量增加.在竖直板位置L1/H=0.5～1.5的范围内,竖直板处于中间位置L1/H=1.0时,竖直板混合对流换...     

纵向涡强化换热特性及机理分析

本文在尼Re=190～1125范围内对两种不同形状纵向涡发生器(矩形、三角形)以两种不同方式(渐缩式、渐扩式)布置于平行通道内的流动换热特性进行了三维数值模拟研究,并利用场协同原理对其换热机理进行了分析.结果表明:纵向涡使通道换热得到很大提高,通道平均Num数最大可提高46%.比较了通道性能评价指标(Num/Num0)/(f/f0),综合性能三角翼优于矩形翼,对于三角翼布置方式不同对综合性能影响不大,对于矩形翼渐扩方式布置优于渐缩方式.纵向涡使速度与温度梯度的平均夹角减小,通道中流场和温度场协同程度得到改善.     

采用多孔介质和肋片复合传热强化的数值研究

本文采用数值计算方法分析了圆管中填充多孔介质和肋片时在充分发展段的流动与传热特性.结果表明,在管内部分填充多孔介质的情况下增加适量的不连续肋片能达到如下两个目的:(1)不连续的肋片能在壁面上扰动流体来强化换热而阻力增加不大;(2)不连续的肋片能在壁面上支撑多孔介质使其在径向固定.计算结果表明,这种复合强化方法的Nu和PEC值比只在管内填充多孔介质时平均高出54%和36%.     

凹槽通道中流动和换热的数值模拟

对凹槽通道中的流动和换热问题进行了数值模拟. Nu的数值结果与文献已有的激光全息干涉实验结果基本一致,但某些工况与实验结果差别大约达到了20%～30%.数值计算获得的温度场也与文献已有的激光全息干涉实验结果基本一致.流场的数值结果表明,入口第一个突出块上出现了回流,这可以解释为什么第一个突出块的平均Nu较小.当Re=2632时,在最后一个突出块后出现了涡列,所得到的数值结果是振荡的,表明流动与换热在这个参数下出现了自维持振荡,是非稳态的.     

错排环布圆管翅片式换热板芯的实验研究

本文利用传热传质之间的比拟关系研究了错排环布圆管换热板芯的平均传热特性及阻力特性。实验中我们采用了三种翅片间距(Tp)、三种管排数(Nrow)以及三种管数(Ntube)组成的27种板芯结构,传质实验采用萘升华的方法来进行。然后通过三种限制条件对不同翅片间距、不同管排数和不同管数下的换热板芯的传热性能进行了比较。最后利用最小二乘法得出了具有工程指导意义的准则关联式。     

入口段协同式翅片强化单相对流换热数值模拟

对二维平行平板通道入口段内设置协同式折流翅片的层流换热和流动特性进行了数值模拟。研究了翅片倾角以及通道长高比L／H对换热和阻力特性的影响。研究的Re数范围为100-1000。在翅片倾角β=0°-21.8°范围内, 通道内平均Nu数随翅片倾角β的增大而单调增大,随通道长度增大而单调减小。如果从相同泵功下强化效果来评价, 则是小倾角翅片较优,并且随Re数增大强化效果减弱。另外,分析表明,场的协同确实与换热率密切相关。     

空调蒸发器用管翅式换热器开缝翅片的数值设计

通过三维层流数值模拟,与平片计算结果对比,设计了适用于低流速和Re数(迎面风速1-3 m／s,对应Re数 901-2702)下的空调蒸发器用管翅式换热器的开缝翅片形式。研究表明:在上述迎面风速和Re数范围内,开缝翅片性能曲线和平片性能曲线不可避免地有一个交叉点,对应Re数称为转折Re数,在交叉点前的速度和Re数范围内,平片换热器的综合性能优于开缝翅片,而在高于转折Re数后,随着迎面风速的增大,开缝翅片的综合换热性能将越来越优于平片;依据“前疏后密”原则适当减少开缝翅片换热器开缝的条数,可以有效降低转折Re数,并显著改善低流速和Re数下换热器的综合性能。另外,再次验证了场协同理论-温度场和速度场的协同性与换热器换热量间的必然联系。     

多孔圆肋传热传质分析

多孔肋片传热传质过程在自然界中广泛存在,本文对水在多孔圆肋中流动产生的传热传质现象进行了研究,建立了相应的物理数学模型,通过数值计算获得肋片内水的温度和流量分布,以及水沿肋长方向蒸发率的变化。讨论了外界空气温度对多孔肋片中水的流量和蒸发率的影响,并对孔隙率、长径比等因素对肋片传热传质效率的作用进行了分析．     

Experimental Study of CuO/Water Nanofluid Turbulent Convective Heat Transfer in Square Cross-section Duct

Ducts with a square cross-section are widely used in many industrial applications because of their high compactness, easy forming, and low pressure drop. But the thermal performance of a duct will be reduced when the circular cross-sectional shape is not used. In this study, the convective heat transfer for a CuO/water nanofluid through a square cross-section duct in the turbulent flow regime has been investigated. The Nusselt number of nanofluids for different nanoparticle concentrations, as well as various Peclet numbers, was obtained. The results show considerable enhancement in the heat transfer coefficient and Nusselt number by increasing the nanoparticle concentrations as well as the Peclet number.     

Liquid crystal technique application for heat transfer investigation in a fin-tube heat exchanger element

The use of thermochromic liquid crystal technique (LCT) and true-colour image processing system in heat transfer modelling is described. Experimental procedure, led on rig at Technical University of Gdansk, cover full-field flow patterns in heat exchanger element (flat plate with fine-tubes in-line, staggered and with vortex generators) describing local heat transfer coefficient and Nusselt number on the surfaces. Also the dependence of average heat transfer and pressure drop on Reynolds number and geometrical parameters is investigated.     

波纹内翅片管中对流换热与阻力特性的实验研究

本文研究了空气在一种波纹内翅片管内强制对流的换热与阻力特性,得出了所测参数范围内换热Nusselt数和阻力系数f随Reynolds数变化的实验关联式,并与类似波纹内翅片管的换热效果进行了比较,结果表明波纹内翅片管换热强化的程度与其结构有很大的关系。     

不同布置形式百页窗翅片通道热力性能的试验研究

本文以空气为介质,对四组百页窗式翅片通道的传热特性和流动阻力进行了试验研究。四组试验件的几何尺寸相同,只是翅片上百页窗的开窗段不同,分别是３ｍｍ、 ６．５ ｍｍ、前３ｍｍ后 ６．５ ｍｍ及各组开窗段间距交替为 ３ ｍｍ与 ６．５ ｍｍ。传热试验得出的四种试验通道 Ｎｕ～ Ｒｅ关系相同,而阻力则以开窗段间距 ３ ｍｍ的为最低。     

球突翅片表面的数值模拟和特性分析

本文运用适体坐标下同位网格SIMPLE算法对具有浅椭球突的翅片表面进行了数值模拟和特性分析;研究了翅片上叉排布置三排椭球突时在不同流速下的流动和传热特性,分析了在2 m/s流速下球突冲压高度以及冲压面椭圆长、短轴变化对换热和流动特性的影响.