管内变密度流体的充分发展流动与换热

本文提出了圆管内变密度流体流动与换热充分发展的概念及其相关假设.在所提出的概念和假设基础上给出了摩擦阻力系数Cf与Nusselt数Nu的定义式和计算式.通过对圆管内密度随温度变化的氩气的流动与换热所进行的数值模拟,验证了在本文的计算条件范围内,圆管内变密度流体充分发展流动与换热的概念是合理的,并且CfRe=16,Nu=4.36.     

管内变密度流体流动与换热的充分发展及解析解

本文提出了圆管内变密度流体流动与换热充分发展的概念和相关假设及其推论.在所提出的概念和假设基础上对理想气体在圆管内的流动与换热进行了解析求解,得到了充分发展时的无量纲速度抛物分布及无量纲温度分布.对圆管内密度随温度变化的氩气的流动与换热数值模拟所获得的无量纲速度分布及无量纲温度分布在入口段后与上述解析解非常吻合,从而验证了在本文的计算条件范围内,圆管内变密度流体充分发展流动与换热的概念及其解析解是合理的.     

矩形槽通道内周期性充分发展换热的研究

本文应用数值模拟的方法研究了矩形槽通道内周期性充分发展换热情况及几何参数对流动和换热的影响.结果表明:当周期长度一定时,上下矩形突出部分的水平间距由小变大时,Nu和阻力系数f都是有所减小;周期长度一定且上下矩形突出部分水平间距相等时,增加矩形突出部分的宽度,Nu和阻力系数f会增加;当矩形突出部分的宽度一定, 并且水平交错均匀排列时,增加矩形突出部分的水平间距即增加周期长度时Nu减小,而f先是减小而后又有所增加.     

锯齿型通道湍流流动和换热的自维持振荡

采用RNG k-ε湍流模型对锯齿形通道内流动和换热进行了数值模拟。对以时均方程法模拟得到的流场、温度场以及U-V相图、Nu-θ相图进行了分析。研究表明,在本文计算的Re范围内,数值计算结果仍能反映出周期性通道内流动和换热的自维持振荡特性,无量纲速度U,通道平均Nu数随时间作周期性振荡,并且振荡幅度、频率随Re数的增大而增大。     

盾构作业区域湿热环境的研究

通过对掘进中的盾构及隧道内的温度和湿度的实地测量,本文针对盾构施工过程中在其作业区域存在的高温高湿等恶劣的工作环境问题,就其形成的原因和热湿传递的特性进行了分析,还对其中的流场进行了初步的数值模拟,提出了改善盾构作业区域内工作环境的措施。     

非稳态横掠管束周期性充分发展对流换热的数值模拟

本文采用非稳态数学模型对横掠管束的周期性充分发展流动与换热进行了数值模拟。结果显示,在所考虑的参数条件下,Re≥100以后流场和温度场随时间发生振荡,并且振幅随Re增加而增大;进一步增加Re到一定值后,在管束间会有交替出现的涡。计算得到的平均Nusselt数与现有文献中的实验关联式基本是吻合的。平均Nusselt数的计算值随流动方向管间距的增加而增加。     

混合板式换热器板通道的数值模拟研究

本文采用二维非稳态数学模型、周期性充分发展边界条件对混合板式换热器中的板通道内的流动和换热进行数值模拟。在Re=4407～22035工况范围内,计算了半圆型、半椭圆Ⅰ型和半椭圆Ⅱ型三种不同纵截面形状波纹板通道内的流动和换热性能。数值模拟结果分析表明,波纹通道内的流动会因为流体从凸面流向凹面时产生回流而形成涡,即产生扰动,强化了后面的换热,但同时增大了阻力。并得出半圆型通道换热最强,Nu为椭圆Ⅱ型的1.4倍;但其阻力最大,压降为椭圆Ⅱ型的1.9倍。     

自然对流的LB方法模拟及其非线性特性

采用LB方法和QUICK差分方法模拟了方腔内竖直平板自然对流和底部加热方腔内自然对流换热问题.实现了LB方法对具有孤立体的封闭空间内耦合的流动和传热问题的数值模拟,所得数值结果与QUICK差分方法的数值结果及已有的烟可视化实验结果一致;两种方法对底部加热方腔内自然对流问题的预测结果均出现了静态分岔和动态分岔;根据底部加热方腔内自然对流换热数值结果给出的极限环型速度相图和功率谱表明,两种方法得到的数值结果的非线性特性一致.     

低温核供热堆驱动的制冷系统方案研究

本文结合孙桥农业开发区的实际情况，提出了五种利用低温热源驱动制冷系统的方案；通过热力计算各制冷循环，探讨了利用低位热能制冷的可行性。采用年成本分析法和层次分析法对各制冷方案进行比较，确定出适合孙桥农业开发区的低温核供热堆驱动的最佳制冷方案。本研究为余热回收和太阳能利用等提供了理论分析和决策参考。     

用于寻源导热反问题的自适应蚁群算法研究

建立以蚁群算法(ant colony optimization,ACO)为基础的二维稳态导热反问题的求解模型.模型根据边界测点的测量信息与计算所得到的测点温度进行比较,将导热反问题转化为一个优化问题.对蚁群算法进行改进,利用不同路径构造方法的自适应蚁群算法对热源强度、热源位置进行反演,得到较为精确的反演结果.结果表明,所采用的蚁群算法和针对不同反演参数的路径构造方法具有较强的稳定性,能够较好反演热源强度及热源位置.