扰流子结构对管内换热影响的三维数值研究

在空气流经管内换热器时，为获得较好的传热强化效果，本文分别采用四种不同结构的扰流子，在入口雷诺数Re从12000到28000的变化范围内进行三维数值模拟。经对比分析发现，扰流子的结构对换热效果和流动阻力均有较大影响，在实际工作中应综合考虑这两个因素的影响，选择最优方案。     

乙醇液滴撞击高温壁面蒸发过程的模拟预测研究北大核心CSCD

采用CLSVOF方法,引入描述壁面润湿特性的动态接触角,建立了乙醇液滴撞击高温壁面的数值模型,对乙醇液滴撞击高温壁面后的沸腾蒸发过程展开了研究,并与实验数据进行了对比验证.研究表明:在相同液滴温度下,壁面温度越高,亲水性越强,乙醇液滴的撞击速度越快,液滴的沸腾时间越早,蒸发完成所用时间也越短.在此研究基础上,基于机器学习算法,建立了液滴蒸发预测模型,对乙醇液滴撞击高温壁面后蒸发剩余量随时间的变化进行了预测研究,并通过将不同机器学习算法的预测结果与模拟结果对比,选出最优预测模型.     

不同壁面条件下液滴撞击铺展特性的模拟研究

液滴撞击不同润湿性壁面的传热流动问题在自然界和工业生产中广泛存在。研究采用CLSVOF方法,引入描述壁面润湿特性的动态接触角,并考虑液滴物性参数随温度的变化,建立液滴撞壁模型,模拟研究液滴撞击流动行为,通过与实验对比验证,确定模型有效性。在此基础上,对传热作用下考虑壁面润湿性的液滴撞击问题展开研究,探讨壁面传热作用对液滴撞击铺展特性的影响。研究表明,在撞击过程中,液滴先铺展后逐渐收缩,与静态接触角模型相比,采用动态接触角模型所得的液滴流动特性与实验结果更加吻合;随着接触角增大,液滴在撞壁初期不易铺展,随后则易于收缩;虽然固液传热作用会影响液滴铺展直径,但不改变液滴的运动趋势。     

双组份凝结换热实验系统的研制

正系统特征的双组份混合工质,具有Marangoni效应,即出现类似珠状凝结,提高传热效率,可减少换热器的金属消耗和减小其尺寸.本项目研制的双组份凝结换热实验台,通过改变蒸汽浓度、压力和流速等因素,研究了对具有正系统特征的二元混合工质的水平管外凝结换热的特性.     

基于FPM方法的入水问题数值模拟研究

结构体入水作为一个高度非线性的冲击动力学问题，广泛存在于船舶海洋和军事等工程领域，因此，对该问题进行精确而高效的数值模拟是十分必要。采用有限质点法(finite particle method, FPM),结合无反射边界，数值模拟研究了二维结构体入水的动态过程。通过分析楔形体入水所受的垂向力、速度和压力，并与相关文献结果对比分析，验证了该方法的有效性。在此基础上，对不同工况下的入水问题进行了模拟，研究了不同尺寸、形状、初速度和质量等情况下，结构入水冲击时垂向力和速度随时间的变化规律，以及不同时刻下压力响应的变化趋势。研究结果表明：楔形体的底升角尺寸、结构体形状、入水初速度和质量等因素都会直接影响结构体入水的力学特性，为入水结构体的力学设计提供了参考。