水过冷流动沸腾传热关联式研究

水过冷流动沸腾传热计算在核能、热动力、以及电子设备冷却等领域有着广泛应用。现有过冷流动沸腾传热关联式对水的误差较大,不能适应工程应用的需要。本文系统总结了过冷流动沸腾传热关联式,收集了1412组水的过冷流动沸腾传热实验数据,用此对16个现有过冷流动沸腾传热关联式进行了评价分析。对流动沸腾传热建模方法进行了大量研究,在提高模型精度方面获得突破。提出了水过冷流动沸腾传热的新关联式,其误差MAD只有11.3%,50.8%的数据点的误差在士10%以内。而最好的现有公式的MAD为38.3%,只有19.7%的数据点的误差在±10%以内。     

射流冲击下高温壁面在淬冷过程中的传热特性的实验研究

本文对射流冲击下的瞬态快速冷却过程的传热特性进行了实验研究,并分别对膜态沸腾、过渡沸腾、临界热流密度和核态沸腾等传热阶段进行了分析,讨论了表面冷却速率对沸腾过程产生影响的原因,将实验数据归纳整理成若干个半经验关系式。     

热激励下碳纳米管与水混合体系传质传热的分子动力学模拟

爆发沸腾换热和纳米流体传热具有很重要的理论和实用意义.但由于爆发沸腾传热过程中,液体内部空间温度梯度大,相变速度快,表现出一定的特殊性,纳米流体传热对其传热过程机理的研究,往往需要在实验条件难以实现的空间和时间极限下,充分研究液相和气相内部的温度、压力和运动状态及其空间分布.采用分子动力学的方法,通过对比研究纯水和碳纳米管/水混合体系爆发沸腾过程,对两种体系密度分布、温度场和应力场研究和对比分析,揭示碳纳米管/水混合体系的强化换热机理,探究碳纳米管对混合体系爆发沸腾换热和纳米流体传热的促进作用.     

浮升力对管内水过冷流动沸腾传热特性的影响研究

基于已知的2087组水的过冷流动沸腾传热实验数据,通过努塞尔数(Nu)和格拉晓夫数(Gr)的关系探讨了不同流动方向和加热方式下浮升力对过冷流动沸腾传热性能的影响。对上壁面单边加热水平矩形管内过冷流动沸腾传热进行了实验研究。实验结果表明,向上的浮升力阻碍了气泡向流体中的扩散,使得传热恶化。在增加流速、增大压力和减小过冷度的条件下,Nu均随Gr增加,使过冷流动沸腾传热得到强化。     

圆形液体浸没射流冲击核沸腾传热的实验研究

本文严格按照实验程序，系统地研究了核沸腾传热受射流速度大小、液体流动方向、喷嘴直径和液体过冷度等因素的影响。实验结果表明：核沸腾传热曲线随过冷度增加而向左移动，与其它因素无关。池核沸腾和冲击核沸腾曲线可用同一关联式表达。对高速射流冲击驻点的核沸腾曲线及其过冷度进行了修正，使前者向左移动，而后者增加。     

流态化固体颗粒对对流沸腾传热的强化

在对流沸腾系统中引入固体颗粒,固体颗粒在液体中呈流态化,从而形成气液固三相对流沸腾过程。对气液固三相流对流沸腾过程的传热特性进行了实验研究,结果表明流态化固体颗粒对液体的对流沸腾传热具有显著的强化作用。基于固体颗粒撞击沸腾气泡时的受力分析,获得了固体颗粒穿透气泡并使气泡破碎的条件,分析了流态化固体颗粒强化沸腾传热的机理。实验结果与理论分析符合良好。     

旋转活塞发动机传热过程的分析和计算机模拟

考虑了旋转活塞发动机扫流、泄漏和点火燃烧的特点以及水侧壁面的沸腾换热,对这种新型发动机传热过程进行了分析,并根据本文提出的传热模型对传热过程进行了计算机模拟。所得的结果同实验值做了比较,其结果是相符的。     

超声波对池沸腾换热影响

对不同超声强度和辐射距离条件下过冷池沸腾换热特性进行了实验研究.超声波有效强化了沸腾起始段换热,对高热流密度沸腾传热也有一定的强化作用.超声辐射距离越近,强度越大,强化传热效果越好.对单相对流和沸腾起始区传热,超声波强化传热机理为空化作用;高热流密度沸腾时超声波对强化传热的主要机理是声流作用.得到了传热实验关联式.     

多孔介质强化池内沸腾换热特性

为探讨多孔介质对强化池内沸腾传热的机理,在38×3mm的容器内上,应用多相流VOF模型,耦合多孔介质流动与传热模型,通过添加用户自定义程序实现了对光滑和多孔加热壁面的池内沸腾传热过程进行数值模拟。数值模拟结果与实验结果相符合,所建立的数学模型为多孔介质的沸腾传热研究提供了依据。     

机械加工多孔层在大气压和高于大气压时的沸腾换热

1引言在过去的二十年中，已研制出诸如HighFI。、Thermoexcel－E、Ge、－T、CIT等多种高性能强化沸腾换热结构［‘－’］，其中ThermoexcelE型结构是机械加工多孔层中有代表性的一种，并进行了较多研究＊‘］。但迄今为止，研究工作多限于一个大气压时的沸腾工况［‘，’］，而较少涉及非大气压时的情形。本文对一种ThermoexcelE型机械加工多孔层在大气压和高于大气压时的沸腾传热进行了实验，提出了简化物理模型，进行了流动与传热分析，综合实验数据，建立了相应的传热关联式。2实验研究实验装置参见文献＊。多孔层基体为厚壁紫铜管…     

层流等离子体射流温度与速度测量

本文分别应用光谱诊断、水冷皮托管及小尺寸杆状热流探针,对自由射入空气中的纯氩层流等离子体射流中心最高温度、滞止压力以及最大热流密度进行了测量,由测量结果导出了层流射流的中心最大速度,得到了射流气体温度和速度的轴向分布及其随工作电流和气流量变化的一些规律,探讨了气体的温度和速度对其向探针表面换热系数的影响。     

微射流阵列冲击恒热流壁面换热数值模拟

微射流冲击作为一种高热流冷却技术,在大功率激光器、微电子芯片等微型高热流器件冷却方面有广阔应用前景.本文对微射流阵列冲击恒热流表面的换热情况进行数值模拟,详细分析了微射流阵列的换热特点,对比了射流孔顺排和叉排方式的冷却性能,得出射流入口雷诺数、射流孔间距、射流高度等因素对冷却特性的影响规律.     

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采用焓探针对大气压力下热喷涂等离子体射流的焓和温度进行了测量和计算,研究了氩气流量变化、电流变化和喷涂距离对等离子射流的焓和温度分布的影响。结果表明,氩气流量不变的情况下,随着功率的增加等离子体的焓值和温度增加;电流保持不变时,随着氩气流量的增加等离子体的焓值和温度不断减小,随着距离喷嘴出口轴向距离的增加,等离子体的焓值和温度都大幅度的降低;氩气流量变化对喷枪热效率影响不大,功率增大时,喷枪热效率增加显著,喷枪热效率最高可达到60%。     

层流与湍流等离子体冲击射流特性比较

本文采用数值模拟方法,对层流与湍流氩等离子体射流在空气环境中冲击平板时的流动与传热特性进行了对比研究.结果表明,在平板和射流进口间的距离较大时,平板的存在只对其附近的射流参数分布有较大影响,层流等离子体冲击射流的温度与轴向速度的轴向梯度明显小于湍流等离子体冲击射流情形;由于在平板表面形成的径向壁面射流对引射的附加贡献,层流和湍流等离子体冲击射流对环境空气的引射量明显增加.     

高焓横向射流尾迹区掺混燃烧的数值特性

尾迹区作为横向射流流场的重要结构受到广泛关注,其掺混和燃烧特性对近壁面区域的流场特性有重要影响.文章在对仿真充分验证的基础上,采用Reynolds平均模拟方法对Ma=8飞行条件下高焓横向射流尾迹区中的掺混和燃烧特性进行了数值研究.探究了冷热流场尾迹区中的氢气掺混特性,冷态流场尾迹区中的激波结构对氢气分布产生一定影响,热态流场尾迹区中存在多种氢气掺混路径.V形回流区中的高浓度氢气对燃烧产生了一定的阻碍作用.定量测量了尾迹区中的火焰结构,尾迹区火焰的顶点位置随高度增加向下游线性移动,受射流主流影响,尾迹区火焰的展向宽度在距离壁面一定高度后开始增大.对冷热流场中的主要参数进行了对比,燃烧消耗了氢气使温度升高,但是尾迹区中的流动速度没有明显增加,燃烧放出的热量没有完全转化为流体的动能.      

Three-dimensional consideration of jet impingement onto the kerf in relation to laser cutting process: Effect of jet velocity on heat transfer rates

In laser cutting process, an assisting gas is used to improve the mass removal rate from the cutting kerf and protect the kerf surfaces from the high temperature exothermic reactions, such as oxidation reactions, during the cutting process. Therefore, heat transfer rates from the kerf wall and the skin friction along the kerf surface are important for quality cutting. In the present study, jet emerging from a conical convergent nozzle and impinging onto the kerf surface is investigated in relation to the laser cutting process. The flow field in the kerf, the heat transfer rates from the kerf wall, and the skin friction along the kerf surface are computed for four average jet velocities at the nozzle exit and two kerf wall wedge angles. The ratio of the stand-off-distance (distance between the nozzle exit and the kerf top surface) to nozzle diameter is selected as H/D=2.2., where H is the stand-off-distance and D is the nozzle exit diameter. The kerf wall temperature is kept at 1500 K to resemble the laser cutting process. It is found that the Nusselt number increases sharply at the kerf inlet and decreases towards the kerf exit for the kerf wall angle of 0°. However, it increases gradually in this region for the kerf wedge angle of 4°. The skin friction decreases along the kerf surface.     

薄片激光器喷流冷却技术

为了分析喷流冷却技术对薄片激光器的冷却效果,从湍流换热理论出发,定义了评定喷流冷却换热能力和冷却均匀性的两个参数:面均对流换热系数和平均最大温差。利用ANSYS CFX流体力学仿真软件,建立喷流冷却的物理模型,对多种喷板结构进行求解计算。设计加工了整套喷流冷却实验装置,并进行了模拟热源喷流冷却实验。分析结果表明,喷流冷却换热能力和冷却均匀性主要受喷板结构参数的影响,仿真计算结果可以定性地指导喷板结构参数的优化设计。     

Disintegration of flows of superheated liquid films and jets

This paper represents results on investigating the dynamics of boiling and disintegration of superheated liquid films and jets. The first part deals with experimental study of boiling liquid outflow through short cylindrical and slit channels. Evolution of disintegration of a hot water jet flow is observed both at low and moderate superheating and at high and limit superheating, and also for vaporization mechanisms corresponding to these superheatings. Peculiarities of disintegration of jets through slit and cylindrical channels are noticed. Results on measuring the reactive thrust of the jet through a slit channel under different geometrical conditions behind the channel outlet are represented. The 1/f fluctuations in transient regimes of superheated liquid boiling and in transient regimes of behavior of the jet shape are found. The second part of this article represents results on experimental investigation of nonsteady heat transfer and dynamics of the development of crisis phenomena at boiling of a falling subcooled liquid film in the conditions of stepwise heat release. The experimental data were obtained using synchronized high-speed infrared thermography and video. It is shown that with growth and condensation of vapor bubbles, on the liquid film interface appear large-amplitude waves that lead to considerably increasing local intensity of heat transfer. New data on the boiling incipience temperature in a subcooled liquid film, depending on the heat flux density, are obtained. It is found that the development of boiling crisis is a result of appearance of local dry patches and their subsequent growth by the mechanism of longitudinal thermal conductivity in the heat transfer wall as the equilibrium heat flux density is exceeded.     

垂直均匀射流下CPU散热器换热性能的数值分析

对垂直射流下CPU散热器的流场及温度场进行了数值模拟,得到了CPU散热器流场及温度场的分布规律,指出近底面肋片间存在回流区,明显影响传热。分析了CPU散热器在射流时不同情况下的散热性能,计算所得数据有助于CPU散热器的设计与改进。     

旋转射流冲击换热液晶显示实验研究

采用热色液晶测温技术对以二氧化碳为工质的稳态射流冲击换热和管内插入扭转带方式的旋转射流冲击换热进行了实验研究。与普通射流相比,旋转射流导致驻点附近区域的换热趋于均匀化。其换热系数在大于某一半径之后高于普通射流,但在驻点附近相对较低。旋转射流对换热的此种影响随雷诺数的增大而减弱。