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     

通道内空气热磁对流的协同分析

为研究通道内空气热磁对流的流动规律,用数值模拟方法,研究了磁场作用下二维模型水平通道内的流动换热过程,获得了通道内的磁通密度分布和空气温度轴向分布,在此基础上,建立了一维通道内空气热磁对流的数学模型,就温度场和磁场的相对关系对水通道内热磁对流过程的影响进行了数值计算,获得了通道内不同温度场、磁场以及其不同相对位置下的通道空气流量,并讨论了磁极形状对空气流量及其变化的影响。     

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     

封闭空间中自然对流与导热、辐射的复合换热

本文用数值方法分析了封闭空间自然对流与导热、辐射的复合换热。得到了边壁导热效应和内壁面间辐射换热对自然对流流动和换热的影响。辐射换热量可占总换热量的30％左右,它的作用是不容忽视的。数值解的结果与用激光差分干涉系统实验的结果基本一致。     

微重力下凝结和沸腾着的汽泡周围流场

1引言尽管对沸腾换热已有大量的研究，但对沸腾过程中驱动汽泡外流动的机理仍没有透彻理解，通常认为，汽泡外流动是由液体自然对流引起的。但是，近来的微重力实验表明［‘］；在没有自然对流的微重力场中，沸腾换热同样很剧烈。为了弄清正常重力和微重力环境中驱动换热的机理，很有必要作进一步的研究。本文数值分析了微重力环境下驱动壁面汽泡周围液体流动的基本机理，深入分析了Marangoni效应的影响，同时考虑表面凝结和蒸发过程的作用。2理论模型汽泡外流动可由二维层流N－S方程及烙方程来描述，流动是由Marangoni边界条件驱动，该条…     

倾斜封闭立方腔内多块孤立平板自然对流换热的实验研究

本文研究了平板的相互位置、腔体倾角及Rα数对倾斜封闭立方腔内多块孤立平板自然对流换热的影响．实验查明：在一定Rα数下存在着一个使每块板换热强度相当的间距；平均换热特性对位置很不敏感；平板的换热强度比相同Rα数下的大空间自然对流更弱，且随倾角增加，Nu数随Rα数增加的增长幅度逐渐减慢．     

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。     

2D拟流线型翅片强化通道内换热数值模拟

对一种拟流线型场协同式翅片周期性强化换热通道进行了数值模拟研究.考察了Re数范围为100～700时,通道不同高度及折流翅片距通道壁面不同距离时的换热特性.计算结果表明,速度场和温度梯度场的协同度对对流换热起着重要作用,而折流翅片的存在有效地改善了速度场和温度梯度场的协同性.翅片与壁面之间距离的增大及通道高度的减小均不利于换热强化.在相同泵功的评判准则下,强化效果随Re数的增大而愈加显著.     

热面向上水平小尺寸平板的自然对流换热研究

本文对热面向上水平小尺寸平板的自然对流换热进行了实验研究。改进了现有文献的试验方法,提高了测量精度。用激光干涉技术测定了局部换热系数,并用热平衡法测定了平均换热系数。实验表明,平板上的流动和换热呈现随机不稳定性特征,但这种随机不稳定性随瑞利数减小而减弱,直至消失。拟合了热面向上水平小尺寸平板的对流换热关系式,填补了现有文献的空白。本文结果对微电子器件冷却的设计有参考价值。     

离子风强化平板对流传热的数值模拟

本文应用多物理场耦合计算软件COMSOL对离子风作用下强化平板对流换热的过程进行了数值模拟.研究了空气在高压电场下的对流换热现象,得到线-板电极模型相应的流场和温度场分布,并与文献中的实验结果进行了对比,验证了多物理场耦合数值方法的准确性。通过研究不同电压下传统风扇风冷、离子风和离子风与风扇共同作用下的对流换热系数变化规律,发现空气放电强化传热较传统方式有明显优势。还研究了不同极板距与板长比和不同板长情况下对流换热系数的变化规律.     

非保守力与自然对流

为研究自然对流流动和换热的实质,对重力场中自然对流的驱动力进行了进一步分析,提出了自然对流产生的充分必要条件。以二维封闭方腔内空气自然对流为对象,分别对三种不同的自然对流形式进行了数值模拟。结果表明:只要流体所受体积力为非保守力,即可产生自然对流。这为自然对流的控制提供了一定的理论依据。     

三角通道对流换热的数值分析与实验研究

本文对等腰三角形通道内气体的流动与换热问题进行了实验研究和数值分析计算,测量了顶角为30°和60°角的四种通道的气体速度,温度和壁温分布,获得了三角形通道的阻力系数和换热系数,研究了边壁厚度和强化换热粗糙元对换热的影响.为了把有限的实验资料推广到其它三角形通道,对任意顶角的等腰三角通道内的湍流换热问题作了数值计算,计算中考虑了边壁导热影响和壁面粗糙元影响,计算结果和实验结果吻合良好. 三角形通道在航空发动机叶片的冷却,化工设备和换热器的生产设计中都有很重要的应用。在文献报告中有关三角通道对流换热的研究主要是对小顶角等腰三角通道和等边三角形两种情况而做的,因此对三角形通道对流换热问题作进一步的研究是很有意义的.     

边界条件局部变化对二维发汗冷却的影响

本文通过对发汗冷却的多孔区域进行二维非热平衡数值模拟,研究了多孔介质区域进口处对流换热系数、冷却剂流量局部降低以及多孔介质受热表面热流密度局部增大对青铜、陶瓷两种不同多孔材料的温度场的影响。计算结果表明,冷却剂在进口处与多孔壁面对流换热系数的增大使多孔介质内部趋向于热平衡;热端壁面对流换热系数、冷却剂流量的局部变化对陶瓷多孔壁面在该局部区域的影响要大于青铜多孔壁面,但青铜多孔壁面受影响的区域更大,而冷却剂流量的局部降低对两种材料固体、流体间温差的影响程度基本一致。     

超临界压力CO_2水平管内冷却换热机理研究

采用SSTk-ω模型对冷却条件下超临界压力CO_2在水平管内的对流换热进行了数值研究,分析了流体物性、热流密度、直径以及浮升力等对其在拟临界点附近的流动换热特性的影响,并从场协同的角度分析了超临界压力CO_2的传热机理。结果表明:浮力效应使流体在流动截面上出现温度场不对称和二次流现象;下壁面的对流换热系数比上壁面先达到峰值,但换热系数小于上壁面;增大热流密度对换热系数的影响较小但能够使换热系数的峰值向入口段移动;增大热流密度和增大直径能够增强浮力效应对流体换热特性的影响;场协同原理可以解释同一截面处的换热不均匀现象。     

自然循环加热段内摩擦阻力及对流传热的实验研究

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摩擦阻力及对流传热特性进行了实验研究.结果表明,自然循环工况下加热段内由浮升力引起的自由流动对摩擦阻力及对流传热特性有重要影响,自然循环与强制循环二种工况下加热段内的摩阻系数及对流换热系数存在明显差别;并且,自然循环工况下加热段内的摩擦阻力存在滞后现象.通过实验提出了计算自然循环工况下加热段内单相水的摩阻系数及对流换热系数的经验关系式.     

不同磁致纵向涡形式对空气对流换热的影响

为揭示不同磁致纵向涡对通道内空气对流换热的影响规律,分别就两极和四极钕铁硼永磁体作用下的矩形通道内的对流换热进行了数值模拟。模拟以通道入口段的流动和换热为对象,得到了不同Re和不同壁温下的流场和温度场, 对流换热的Nu和阻力系数,以及场协同数Fc。结果表明,不同纵向涡形式下的流场和温度场的协同性不同,具有八纵向涡形式的对流换热的协同性优于四纵向涡形式,强化效果也优于四纵向涡。     

偏心环形腔内冷水稳态自然对流的数值模拟

为了了解偏心环形腔内非Boussinesq流体自然对流换热的特有现象和规律,本文利用有限容积法对垂直偏心环形腔内的冷水自然对流进行了二维数值模拟,得到了半径比为1.5时不同密度倒置参数、偏心率和Rayleigh数下的流场和温度场,并对不同条件下的平均Nusselt数进行了比较和分析。结果表明:密度倒置参数对流型结构起着决定性的作用,偏心率和Rayleigh数对流场影响较小;相同条件下,当密度倒置参数在0.5附近时,平均Nusselt数最小。     

封闭空间紊流自然对流换热的数值研究

封闭空间自然对流换热在工程上有广泛的应用背景。由于边界层区和核心区相互耦合,使问题变得十分复杂。本文用低雷诺数形式的κ—ε模型对封闭空间紊流自然对流进行了数值研究。二维封闭空间的几何图形如图1所示。矩形左、右两侧面分别维持定壁温θ_H和θ_C     

微通道中液氮单相流动和换热实验研究

对直径为0.531,0.834,1.042和1.931 mm的圆形微通道内液氮的单相流动和传热进行了实验研究.在10,000～90,000的高雷诺数范围内,测量了流动摩擦系数、局部和平均对流换热系数.结果表明,流动摩擦系数随微通道壁面粗糙度的增加而变大.微通道中局部对流换热系数受到液氮导热系数变化的影响沿管程逐渐下降约12.5%.传统的Gnielinski换热关联式经过流动摩擦系数的修正后与实验换热系数符合较好.     

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