离心泵叶轮内空化流动的数值预测

采用发展的基于液相/气相界面跟踪方法和Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程求解技术的空化模型和算法,数值模拟了无空化和空化系数为0.07时离心泵水力性能与流量系数之间的关系,预测了离心泵叶轮内发生的多区域空化流动现象.研究结果表明,在空化系数0.07时,存在临界流量系数.此时离心泵水力性能突然下降.在空化系数0.07下,流量系数接近临界流量系数时,离心泵叶轮的压力面和吸力面均发生附着空化空泡,导致离心泵水力性能迅速下降.研究结果证明了所发展的空化模型和算法能够应用于离心泵空化流动时的性能预测.     

竖直圆管内超临界航空煤油传热特性实验研究

本文对超临界压力下航空煤油在圆管内(竖直向上流)的对流传热特性进行实验研究,讨论了入口温度及热流密度对于换热的影响规律;并对实验过程中出现的传热及流动不稳定现象进行了分析。结果表明:入口段的传热恶化仅在入口温度较低时发生。3 MPa压力下在高热流密度工况会发生传热恶化现象。传热及流动不稳定现象发生于低压力、低入口温度及高热流密度工况下;不稳定现象发生时伴随着外壁温的剧烈振荡,并发出连续而尖锐的声响。最后,选取Gnielinski公式进行Nu数的计算,与实验结果进行对比分析。     

催化剂薄层内甲烷水蒸气重整反应强化管内对流换热的数值模拟

本文以竖直圆管内壁催化剂薄层内发生甲烷水蒸气重整反应强化对流换热作为研究对象,对其进行了数值模拟．结果发现,催化剂薄层内的吸热化学反应可以有效地强化对流换热,降低流体和壁面温度,从而对壁面起到保护作用;极限热流密度的大小与流体的入口温度有关,存在最佳入口温度使极限热流密度最大．     

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。     

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。     

超临界甲烷及含氢甲烷在水平圆管内冷却换热的数值模拟

在超临界甲烷及含氢甲烷的冷却换热研究中,由于其截面上温度的不均匀性导致物性的不均匀,从而影响其流动及换热,这些现象在实验中很难发现,计算机数值模拟为此提供给了便利。文中应用标准k-ε湍流模型对超临界气体在水平圆管内的冷却传热进行了数值模拟,研究了质量通量、热流密度、入口压力以及氢气含量对传热系数的影响。结果表明,换热系数随质量通量的增大而增大,随热流密度变化不明显,随入口压力的增大而减小,氢气含量增大时对流换热系数的峰值往低温方向移动。     

极限重力下冲压发动机再生冷却中燃油流动及传热特性研究

为了了解重力水平对超燃冲压发动机再生冷却中航空燃油流动及传热特性的影响,本文采用有限容积法对不同重力水平下水平圆管内RP-3航空煤油的流动和传热进行三维数值模拟。水平圆管内径为1.8 mm,壁厚为0.2 mm,长为300 mm,管内工质为RP-3航空煤油,管壁受到q=400 kW/m~2的均匀热流密度加热。研究结果表明,根据重力水平的不同可将二次流流型沿管长的变化归纳为3种流型演变规律。0g时截面流型由入口段的汇流发展为源流,最终再次变为汇流;当重力水平增加至0.1g时,在管道轴线上方出现涡状流动,涡胞中心沿管长方向逐渐向下移动,最终流型转变为汇流;当重力水平增加至0.3g时,涡状流动涡胞中心位于管道轴线下方,沿着管长方向快速上移至轴线上方,最终发展至管道轴线下方。随着重力水平的增大,水平圆管轴线上方流体的湍动能逐渐增大,而轴线下方流体的湍动能却逐渐减小。流体湍动能受浮升力效应诱导二次流影响呈非对称分布。重力水平的增大能强化下管壁附近的对流换热,而抑制上管壁附近的对流换热,在上壁面出现了传热恶化现象。管壁平均对流换热系数会随重力水平的增大而增大。     

声空化外场对振荡流热管传热性能的影响

本文通过实验研究了声空化外场对振荡流热管传热性能的影响规律.声空化外场对振荡流热管传热性能有显著影响,在某些工况下声空化外场可以加速热管的启动,提高热管传热性能,但亦出现施加声空化外场反而削弱传热的现象.声空化外场对振荡流热管具有独特的作用,其特殊的规律,以及内、外场之间的耦合机制亟需进行更加深入的研究.     

螺旋波纹结构对盘管换热器传热特性的影响

为增强盘管换热器的传热性能,提出一种螺旋波纹状的盘管结构,通过Fluent分别对螺旋波纹盘管和普通盘管的对流换热过程进行数值模拟研究,分析入口流速对管道传热特性的影响。结果表明：两种盘管压降随入口流速的增大而升高,不同入口流速下的螺旋波纹盘管综合评价指标PEC值大于1,当入口流速为0.524 m/s时,其努塞尔数比普通盘管高出31.3%。螺旋波纹结构增强了盘管内的二次流效应,缓解了传热不均匀的现象。     

涡流二极管空化流动的数值计算

为了研究涡流二极管内空化现象的机理特性及对其性能的影响,我们假设流体为气液混相均质,并考虑不可凝结气相,采用基于组分输运方程,求解了涡流二极管全流道内气液混相均质流的雷诺平均N-S方程以及气相组分输运方程。数值计算结果显示了空化形成时涡流二极管入口、出口及旋流腔内的流场形态,研究表明:涡流二极管空化现象主要发生在流体切向进入时旋流腔和中心管的中心部位;空化流是由于液体在中心旋流场低压条件下汽化,同时不可凝结气体由于亨利定律在旋转流场形成的压力梯度下而发生的输运效应综合形成的;空化流由于强旋涡的原因对涡流二极管的性能产生明显的影响。上述结论对涡流二极管的设计及其指导工程应用具有重要的价值。     

声空化强化振荡流热管传热实验研究

本文提出了声空化强化振荡流热管传热的方法,并对常规振荡流热管与声空化振荡流热管传热性能进行了对比实验,观察不同加热温度和声空化强度对热管传热性能的影响.实验结果表明在不同的声空化强度下,声空化振荡流热管传热均大于常规振荡流热管;在相同的加热温度下,声空化振荡流热管的当量导热系数均大于常规振荡流热管.声空化强化振荡流热管传热的方法是可行的.     

声空化场下单相对流传热的实验研究

以水、乙醇和丙酮为工质，首次通过实验研究了声空化场的热效应、单相对流换热受空化时间．纳米颗粒和实验工质的影响及恒热流密度下单相对流换热系数随声空化强度的变化，并就其强化传热机理进行了分析。     

换热器内超声空化效应影响因素数值研究

对超声波参数和换热器参数对超声波空化效应影响的研究,能够找出最佳的超声波参数使其防除垢效果更好。本文利用数值计算方法研究了超声波功率、频率和换热器内介质温度以及换热管的型式对超声空化的影响。结果表明,随着超声波功率的增大,水中汽含率也增大,而且变化也相对激烈;随着频率的增加汽含率先增大后降低,20 kHz为最佳频率;介质温度越高,空化效应越强烈;管径波动较多的波纹管更有利于空化效应的产生和发展。     

超大拓展表面三维微肋管换热器的对流换热及抗积灰特性研究

工业烟气含尘的特点易导致换热器积灰,进而制约烟气余热的高效回收。本文针对一种具有超大拓展表面的三维微肋管换热器的对流换热与积灰特性进行了研究。首先,对比研究了光管与三维微肋管的对流换热特性;接着,基于所建立的积灰数值模型,探究了三维微肋管的积灰特性,并揭示了烟气流速与飞灰粒径对其积灰特性的影响规律。结果表明,相对于传统光管,三维微肋管的换热面积可增大约2.9倍;换热性能平均能提高16%;积灰后渐进污垢热阻最大能减小70%;同时,清灰周期更长,运行经济性更佳。综合而言,三维微肋管相比传统光管,在增强换热的同时,还能有效减轻积灰,因此可作为高效的抗积灰传热元件,应用于含尘烟气的余热回收场合。     

高温熔盐横纹管传热特性与强化机理研究

本文对以熔融盐为传热工质的横纹管传热过程进行了实验研究。研究温度、热流密度对横纹管传热性能的影响,并与光管的传热性能进行比较,探讨了强化传热的机理,确定了强化传热的范围和途径。实验结果表明:横纹管比光管具有更好的传热性能。     

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。     

列管式换热器强化传热研究及发展

简述了列管式换热器强化传热技术的进展及发展方向,管程强化传热采用螺纹管、横纹管、波纹管、缩放管、管内插入物、三维内肋管、翘片管等传热元件,壳程强化传热采用板式支撑、折流插式支撑、空心环支撑、管子自支撑等管束支撑结构。指出了列管式换热器研究中存在的不足。指出了今后的发展方向,为列管式换热器的研究和应用提供理论参考。     

Investigation of Thermal Performance of Perforated Finned Heat Exchangers

In this study, the thermal performance of perforated finned heat exchangers with angle of rotation θ was experimentally investigated. Six-millimeter-diameter holes that were opened on each circular fin on a heating tube have a potential to reduce the thickness of the boundary layer that is formed on the circular fins placed on the heating tube, thus increasing heat transfer through convection in this area. The experiments were carried out at six different angular locations to determine the best angular location. In addition, a perforated finned heater was compared with an imperforate finned heater. For the finned heater at 60°, the effectiveness is 18% higher and the pressure drop is 1.16% lower than other angular positions. In this respect, it can be concluded that the best angular position is 60°. In addition, results show an increase in effectiveness with an increasing number of transfer units.     

斜翅型冷凝强化换热管传热性能的实验研究

对一种斜翅型外翅片带内螺纹的冷凝强化换热管进行传热性能的实验研究。管外冷凝换热的制冷剂为R134a,管内对流换热的介质为水。分别在定热流密度与定水流速的条件下进行一系列工况的实验,得到相应的实验数据。在定热流密度条件下,利用Wilson图解法得到管内的换热系数数据及相应的计算关联式。在定水流速的条件下,利用分离方法得到管外冷凝换热系数数据及相应的计算关联式。将强化管换热系数数据与光管换热系数的理论计算值进行了比较,结果表明:冷凝强化换热管管内对流换热的强化倍率为2.4,管外凝结换热系数随壁面过冷度的增加而增大,管外凝结换热的强化倍率为:1.78～3.92。     

相变乳状液的流变和传热性能研究

针对新型Ｏ／Ｗ相变乳状液的非牛顿流变特性和在园管中发生相变前后的传热性能进行了测试和分析,所得结果表明它作为一种全新的蓄冷介质在对流传热方面具有性能优势．对经测试得出的乳状液主要流变参数随乳液浓度和温度的变化规律以及它在管内的对流传热特性作了分析和讨论,为新型实用蓄冷装置的设计提供了基本的依据．