椭圆形和圆形翅片管流动与传热的数值研究

对椭圆管椭圆翅片间的流动与传热规律进行了三维数值研究,分析了不同翅片间距、迎面风速对表面换热系数和流动阻力的影响;与具有相同结构参数(相同的基管当量直径和翅片厚度、表面积)的圆管圆翅片进行比较表明,在相同条件下,两者的表面换热系数相差不大,但椭圆管椭圆翅片间流动阻力却有明显的减小.场协同分析表明,翅片迎风侧的换热要优于背风侧;通过适当增加迎风侧翅片面积,减小背风侧翅片面积,可以在强化换热的同时,减小流动阻力.     

工程车辆翼型管散热器冷侧翅片信噪比分析

为提高某工程车辆管片式散热器综合性能,以降低空气侧压力损失为前提,选用NACA23021翼型建立散热器换热管代替原有的扁平管,利用fluent对改进前后散热器空气侧换热系数和压力损失进行仿真分析,并对比两者的综合性能评价因子;进一步分析结构参数对翼型管翅片散热器性能的影响,利用正交试验与信噪比相结合分析各结构参数的敏感度。研究结果表明:在入口空气流速2～10 m/s范围内,散热器空气侧换热系数和压力损失的试验与仿真误差值小于5%;在仿真区间内,NACA23021翼型管翅片的综合评价因子较扁平管翅片略高,在入口10m/s时高出约23%;通过信噪比分析,得出换热管的长径对翼型管散热器性能影响最大,为28.88%,管列距、管类型和管排距对其影响次之,分别为23.91%、20.50%和11.18%,翅片间距和翅片厚度对其影响最小,分别为9.63%和5.90%。     

翅片厚度对平行流蒸发器传热与流动性能的影响

基于某车用空调多元平行流蒸发器,以平行流蒸发器的百叶窗翅片为研究对象,利用ANSYS 15.0软件对百叶窗翅片模型进行数值模拟,研究探索百叶窗翅片厚度对平行流蒸发器传热与流动性能的影响,并分别对其五种结构在不同雷诺数Re_(LP)时的传热与流动性能进行了综合评价分析。将数值模拟结果与经验关联式进行对比,传热因子j与阻力特性f因子的最大误差分别为12.16%和5.29%,满足实际工程误差允许范围。结果表明:在雷诺数ReLP不变时,换热系数与压降均随着百叶窗翅片厚度的增加而增大;采用综合评价因子j/f~(1/3)分析得出,A型结构翅片综合性能最好,能够有效强化空气侧换热、提高系统的换热能力,其研究结果可为百叶窗翅片结构优化提供参考依据。     

涡轮叶片不同肋倾角交错肋冷却流动与传热研究

交错肋是航空发动机涡轮叶片的一种高性能内冷结构,为研究涡轮叶片内部交错肋冷却结构的流动和传热特性,针对30?、35?和45?三种肋倾角的交错肋结构进行了雷诺数在17000～70000之间的稳态传热实验和数值模拟研究。数值计算的有效性通过与实验结果进行对比得到充分验证。实验结果显示,在子通道个数和雷诺数均相同的情况下,平均Nu数和摩擦因子均随肋倾角的增大而增加;对比30?倾角的交错肋结构,45?倾角交错肋结构的平均Nu数增加了40.7%,摩擦因子增加了204.9%,综合传热性能提升了13.4%。数值计算结果显示,肋倾角的增大不仅增强了转向区域的冲击作用,而且加强了对侧子通道间的流动掺混,从而达到强化传热的效果。     

平直翅片管与波浪翅片管流动换热性能比较

扁管外焊蛇形平直翅片是直接空冷凝汽器翅片管的一种常见形式,为进一步提高空冷凝汽器的冷凝效率,建立了波浪翅片扁管的三维物理数学模型。通过数值模拟,获得了不同空气入口流速下,波浪翅片扁管和平直翅片扁管外冷却空气的流场和温度场,通过对流换热系数和流动损失的对比分析表明,波浪翅片扁管在空气侧换热系数和流动损失方面比平直翅片扁管有一定的优势,在低风速的工况下,优势较为明显。     

开孔矩形翅片椭圆管流动与换热特性的数值研究

对电站直接空冷系统的基本换热元件矩形翅片椭圆管建立三维物理数学模型,对空气侧流动和传热性能进行数值研究．分析了不同迎面风速下翅片上无扰流孔和开有扰流孔两种情况下矩形翅片表面的局部表面传热系数分布规律,发现椭圆基管后存在的尾流区使得翅片的强化换热作用减弱。比较了扰流孔的尺寸、数目和位置对管外空气侧流动与换热的影响,结果表明:扰流孔尺寸对流动与换热存在明显影响,而扰流孔数目和位置的影响相对比较小．     

扁平管外蛇形翅片空间的流动换热性能数值模拟

扁平管外纤焊蛇形翅片是直接空冷凝汽器翅片管的一种常见形式,研究扁平管外蛇行翅片空间的空气流速和温度分布规律,对指导直接空冷凝汽器的设计和运行具有重要意义.针对不同空冷凝汽器管束夹角、不同空气温度以及不同空气入口流速,分别对空气侧流场和温度场进行了数值模拟,得到了空冷器外流场和温度场,以及对流换热Nu和摩擦系数f随Re和空冷器夹角的变化规律.数值模拟结果表明,不同的空冷器管束夹角显著影响其流动和换热特性,夹角越大,凝汽器空冷效果越好.     

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.     

电动汽车空调室外换热器空气侧流动换热模拟研究

采用数值模拟方法对室外微通道换热器翅片侧空气流动换热性能进行仿真计算, 探讨了在制冷工况下,不同百叶窗结构对微通道换热器空气侧传热及流动特性的影响. 结果表明j 因子的模拟结果与实验关联式之间的平均偏差在7.8% 以内,f 因子的平均误差在7.35 % 以内, 符合工程应用要求. 雷诺数较低时, 传热因子j 和阻力因子f 都随Fp 的增大而减小, 雷诺数较高时,Fp 对两者的影响不明显; 随着开窗角度增加换热器换热系数会呈现先增加后减小的趋势, 同时压降会随开窗角度的增大而有所升高.     

椭圆管矩形翅片间空气流动的扰流特征

针对椭圆管矩形翅片间的空气流动特性,将应用于直接空冷电站椭圆管矩形翅片的几何中心相对于椭圆管的几何中心偏置.针对不同偏心距离x,以及不同入口风速u,得到空气侧对流换热系数h和压差P随u的变化规律.模拟结果表明翅片的偏置会对着空气侧的流动与换热产生不同影响:翅片向前偏置,低速尾流区对翅片表面换热的影响减小,空气侧总的表面...     

基于拉格朗日跟踪法的波纹流道流体特性研究

采用正交实验方法考察了具有不同结构参数的三维周期波纹流道中的流体性能,并采用Webb评价方法对其进行性能评价。比较了不同波纹宽度的波纹流道的阻力因子e_f、传热因子e_Nu和能效因子η的值,结果表明三者都随Re的增大而增大,波纹宽度最小时能效因子η最大。流体在波纹流道中垂直于主流方向的横截面上产生二次流,随着Re增大,二次流增强,阻力增大,温度边界层减薄,温度等值线分布变得不均匀,传热增强。采用拉格朗日粒子跟踪技术分析了不同Re下,流体粒子在波纹流道内的运动轨迹,绘制了不同周期出口流体粒子的庞加莱截面图,结果表明流体粒子在波纹流道中被反复拉伸和折叠,增加了流体粒子的接触面积,提高混合效率,强化了传热。     

具有纵向外肋片的水平复合管外表面自然对流换热的数值计算

为了方便而有效地模拟具有纵向外肋片的水平复合管外表面大空间自然对流换热的数值计算时计算区域外边界条件,本文提出一种新的边界条件处理方式。数值实验表明,用该条件计算的具有恒壁温的水平圆柱外表面自然对流换热数值解与文献中的基准解相比,平均Nu数的误差在0.5％以下。本文在极坐标系下,采用固体区与流体区耦合计算原始变量法,模拟计算了具有纵向外肋片的水平复合管外表面在不同肋片高度和肋片数下的自然对流换热量。数值计算表明,管外布置6个对称的肋片时,在肋片相对高度h/r04.0时,对换热最为有利,对应的肋片管平均肋效率为87.92％;而在相同肋片高度下,布置8个对称的肋片时,换热量最大。     

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。     

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.     

微方肋冷却系统的换热特性

采用去离子水为冷却介质,对自行设计的不同结构微方肋散热器内的换热特性进行实验研究,结果表明:在进口温度为20 ℃、进口流量为57.225 L/h、底面平均温度为73.4 ℃时,散热器散热量可达2.83106 W/cm2,可以满足当前高热流密度散热需求;当散热面温度一定时,散热量随着散热器进口流量的增加而增加,但增速随散热器底面温度的增加变缓;努谢尔特数随雷诺数的增加而成幂次方增加,常规针肋结构和微针肋结构换热关系式不满足微方肋散热器特性。为了更好地表达微方肋散热器内的换热特性,拟合了微方肋散热器内对流换热关系式。     

Unsteady radiative nanofluid flow near a vertical heated wavy surface with temperature-dependent viscosity

In the present contribution, a numerical treatment is provided to describe unsteady nanofluid flow near a vertical heated wavy surface. A memorable feature of the present work is the investigation of nanofluid flow associated with thermal radiation that acts as a catalyst for heat transfer rates. Likewise, the effectiveness of variable viscosity is examined as it controls fluid flow as well as heat transfer. It is necessary to study heat and mass transfer for complex geometries because predicting heat and mass transfer for irregular surfaces is a topic of fundamental importance, and irregular surfaces frequently appear in many applications, such as flat-plate solar collectors and flat-plate condensers in refrigerators. A simple coordinate transformation from the wavy surface into a flat one is employed. The non-dimensional boundary layer equations that governing both heat transfer and nanofluid flow phenomena along the wavy surface are solved via a powerful numerical approach called the implicit Chebyshev pseudospectral (ICPS) method with Mathematica code. A comparison graph of the current numerical computation and the published data shows a perfect match. Figures depict the effect of various physical parameters on nanofluid velocities, temperature, salt concentration, nanoparticle concentration, skin friction, Sherwood, nanoparticle Sherwood, and Nusselt numbers. According to the numerical results, increasing the variable viscosity parameter value causes a drop in the local skin friction coefficient value and an increase in the steady-state axial nanofluid velocity profile near the wavy surface. Furthermore, as heat radiation is increased, the local Nusselt number decreases but the nanoparticle Sherwood number increases.     

The effect of thermal prehistory on turbulent separated flow at sudden tube expansion

Results of numerical investigation of the effect of heat boundary layer thickness in front of a sudden expansion of a round tube on turbulent transfer in the zone of flow separation, attachment, and relaxation are presented. Before separation the flow was hydrodynamically stable, and the heat layer in front of expansion could change its thickness in maximally possible limits: from zero to a half of tube diameter. The Reynolds number varied from 6.7·10³ to 1.33·10⁵. It was found that the growth of heat layer thickness leads to reduction of heat transfer intensity in the separation area and moving away of the coordinate of maximal heat transfer from the place of tube expansion. Generalizing dependence for the maximum Nusselt number is given for variation of the heat layer thickness. Comparison with experimental data of [1] proved the main behavior tendencies of heat and mass transfer processes in separation flows behind a backward-facing step with different thermal prehistory.     

油基钻屑螺纹推进式换热器流动传热特性

对油基钻屑在螺纹推进式换热器内的流动换热过程进行了数值模拟,研究了螺杆转速、油基钻屑雷诺数Re和螺纹截面形状对流动换热的影响。结果表明:随着螺杆转速增加,传热系数、油基钻屑出口温度均增大;同时发现,当雷诺数Re<250时,壳侧Nusselt数随雷诺数Re增大而迅速增大,此后雷诺数对Nusselt数影响较小;Nusselt数随曲率比d_i/D增大而增大。为方便工程设计,利用数值结果给出了油基钻屑的流动换热关系式。     

小通道扁管内纳米流体流动与传热特性

建立了测量小通道扁管内纳米流体流动与对流换热性能的实验系统,测量了不同粒子体积份额的水-Cu纳米 流体的管内对流换热系数和摩擦阻力系数,实验结果表明,在相同雷诺数条件下,小通道扁管内纳米流体的对流换热系数 大于纯液体,且随粒子的体积份额的增加而增大,而纳米流体的阻力系数并未明显增大。     

复合肋套管导热和对流耦合换热的数值模拟

在层流范围内,数值模拟了带均布纵肋同心套管内的三维导热和对流耦合换热。结果表明间壁温度沿管长变化 较大且分布呈非线性变化;在通道人口流体内部温度和速度分布呈现层流附面层特征,换热的入口段比例随Re增大而加 大,入口段换热的Nu也随Re增大而加大;换热的Nu随管长增加趋于不变。