工质对微通道沸腾液膜瞬态变化的影响

本文采用去离子水和无水乙醇两种工质,利用微通道流动沸腾同步测量实验系统,研究了液膜厚度的瞬态变化规律,实验发现流动沸腾形成的初始液膜厚度在毛细数Ca很宽的范围内都遵循Taylor流动原理;液膜形成后,在蒸发和蒸汽流动携带的耦合作用下,厚度迅速减薄直至蒸干;由于水的汽液黏度比小,速度梯度小,剪切作用带来的液膜厚度减少量小,且水的汽化潜热大,吸收相同热量时蒸发量小,导致水的液膜厚度变化斜率较小,通过理论分析提出了沸腾液膜厚度变化的计算模型,计算结果与实验结果的误差小于20%。     

太阳能集管系统流量分配的理论和实验研究

集管系统在各类换热系统中具有广泛的运用,支管流量分配不均是集管系统的基本问题,流量分配不均对集管系统泵功消耗有较大的影响,因此集管系统内部流量分配的准确预测及优化至关重要。本文以常见的平板太阳能集热器为研究对象分析集管系统流量分布不均的问题,应用经典流体力学公式,通过连续性方程、能量守恒及动量守恒定律建立系统内部压力、流动阻力以及流量分配通用数学模型,编写C程序数值求解集热器系统压力与流量的分布规律并进行实验验证,结果表明:通过建立流量分配模型可以准确预测集管系统内的流动状况。集热器系统压力流量分布的理论预测模型具有广泛的适用性,对预测工业锅炉系统、太阳能集热系统及各种集管系统的流动阻力、流量分配及压力分布具有重要的借鉴意义。     

MW级超临界二氧化碳向心涡轮设计及分析

本文以某MW级超临界二氧化碳(S-CO2)向心涡轮为研究对象,对S-CO2向心涡轮的设计体系展开进一步探索,并利用一维分析方法和三维数值模拟方法对其进行气动分析.文中先介绍了本课题组已经开发完成的针对向心涡轮喷嘴和转子叶轮的一维气动优化设计方法,然后补充向心涡轮进气蜗壳的设计方法,最后利用三维CFD方法对设计方案的进气...     

微流控系统表面张力和黏度在线测量

微流控系统中界面流体界面张力和黏性作用力对传热、压降以及临界热流密度(CHF)起主导作用,由于流体物性在两相流系统中对环境参数非常敏感,因此对微流控系统界面张力和黏度的在线测量非常重要。本文提出了表面张力和黏度快速在线测量的新方法.该方法基于Taylor流在微通道中的流体动力学,通过液膜厚度的测量及其与流体物性间的理论关系式,对冷却工质FC-72及乙醇和水液体混合物的的动态表面张力和黏度进行了计算,并与文献参考值和理论模型做了比较,证实该方法可以得到可靠的表面张力和黏度结果。该方法具有样品耗量小、动态及在线测量优点,实现了微通道两相流动和物性测量的结合。     

液相工质中热声效应数值模拟研究

基于求解可压缩流体的N-S方程,分别计算水及R134a两种液相工质在二维空间内的热声波产生及传递过程,分析初始压力及左侧壁温阶跃值对两种工质热声压力波产生的幅值及波传递到右边界后与壁面的热流交换影响情况。结果表明,初始压力对两种工质热声波产生的幅值及与向右边界换热的热流影响不大;压力幅值及右边界传热热流强度随左侧壁温度阶跃值增大而增大;在相同边界条件下,R134a可以产生更大幅值的压力波,并且与右边界换热的热流较大。     

环路热虹吸管间歇沸腾可视化实验研究

针对两相环路热虹吸管中出现的间歇沸腾不稳定现象,分别以R134a、水和无水乙醇作为工质,通过流场可视化实验观测,探究了间歇沸腾出现的条件及其对环路传热特性的影响。实验结果表明,在中等充液率和中等加热热流密度条件下更容易发生间歇沸腾现象;流型的周期性变化引起环路内部压力和温度波动,同时会增加环路的均温性;流型变化和波动特性因工质不同而有所差别,水作为工质时,波动周期更长,流型变化及压力波动更复杂。     

跨临界CO2离心压气机流场特性理论分析

就应用于跨临界二氧化碳(TCO₂)热泵循环中的离心压气机进行设计与数值模拟,使用MW级超临界二氧化碳(SCO₂)离心压气机的跨临界实验数据进行数值模拟方法验证,使用非线性谐波法进行非定常计算。发现大流量跨临界工况中流道内二氧化碳(CO₂)冷凝程度显著增加。叶顶间隙泄漏流为两相流,此部分流动会延伸相变区至下游叶片吸力面,影响主流流动。在TCO₂循环中给压缩机设置入口过热度可以显著减少冷凝现象。非定常计算中动静干涉现象会影响叶片尾部的压力分布,同时能更准确地识别出叶片扩压器中的回流涡。     

高速旋转流动中泰勒涡转捩点理论研究

本文基于超临界二氧化碳涡轮主轴轴间的旋转流动过程，开展了高速转轴环形间隙中流动特性的理论研究。通过已有的实验数据对数值计算方法进行验证，并在泰勒数Ta=6.63×10¹⁰～6.37×10¹¹的范围内研究多种因素对泰勒涡形成的影响。结果表明：在研究范围内，环形间隙中会形成泰勒涡，并且泰勒涡转捩点与长宽比、半径比、泰勒数和轴向雷诺数有关。同时，增大质量流量、降低转速、减小长宽比和增大半径比能抑制泰勒涡形成，提高流动稳定性。最后，通过整理数值结果获得了针对超临界二氧化碳泰勒库埃特泊肃叶流的泰勒涡转捩点的经验关联式，其平均误差为5.3%。