组合式吸液芯内液汽相变过程的数值模拟

本文对高温热管吸液芯多孔介质内金属钠液的液汽相变过程进行了模拟研究,并采用流体体积分数模型和传质模型对此过程进行了数值分析.研究表明孔隙率和渗透率越大的组合式吸液芯多孔介质,热量在液态金属中的传递速率越快,进而可以增加高温热管的传热量,提高传热效率;但是孔隙率和渗透率越大,组合式吸液芯多孔介质加热壁面的温度分布越不均匀,产生沸腾传热极限的可能性亦越大.     

多孔圆肋传热传质分析

多孔肋片传热传质过程在自然界中广泛存在,本文对水在多孔圆肋中流动产生的传热传质现象进行了研究,建立了相应的物理数学模型,通过数值计算获得肋片内水的温度和流量分布,以及水沿肋长方向蒸发率的变化。讨论了外界空气温度对多孔肋片中水的流量和蒸发率的影响,并对孔隙率、长径比等因素对肋片传热传质效率的作用进行了分析．     

旋转热管流动和传热数值模拟

本文对旋转热管内部工质的流动和传热机理开展研究,建立数学模型,采用VOF模型描述两相流动和传热传质过程,考虑了相变饱和温度和饱和压力的依变关系,获得了工质的速度、温度以及两相分布特性。研究表明,冷凝端和绝热端交界处热阻较大,壁面过冷度大;旋转热管轴向热阻很小,具有较好的等温性;随着传热量增大,冷凝端过冷度和蒸发端过热度均增大,总热阻增大。结果表明该方法可以较好地模拟旋转热管内工质的流动和传热特性。     

多孔介质内颗粒流动特性及其对传热影响的模拟研究

研究采用CFD-DEM方法结合DEM耦合对流与导热的传热模型,对三维不规则孔隙结构多孔介质内细颗粒与孔隙流体的流动及传热特性进行数值模拟。结果显示,颗粒在流体的裹挟下由静止逐渐加速,多孔介质内部温度场、瞬时流体速度大小及方向随着细颗粒与流体的充分混合及颗粒间的弹性碰撞而发生变化。低孔隙率下颗粒易发生沉积,运动轨迹缩短。小孔隙率加速了由热颗粒引起的热传递过程,孔隙内温度上升较快。随着孔隙率增大,颗粒瞬时轴向和径向速度增大,且流动主要沿轴向进行,大孔隙率下颗粒间法向和切向接触力及颗粒拟温度较低,且对单颗粒运动轨迹有显著影响。     

二维固定床双组分气体吸附的流动传热传质的数值模拟

本文建立固定床吸附过程中流动传热和传质模型,二氧化碳占20%的二氧化碳氮气双组分气体在吸附剂沸石13X上吸附过程进行了数值模拟,并对结果进行了分析.结果表明吸附过程中的温度变化是显著的,对吸附过程的传质影响巨大.通过改变吸附颗粒的大小和传热性能及改变流动过程,从而改变传热过程对吸附分离的影响是显著的.     

微观偏析对凝固传热传质数值模拟的影响

总结比较了多种微观偏析模型,并针对反向凝固工艺实验研究的传热传质现象进行了数值模拟。讨论分析了溶 质的重新分布对宏观凝固传输过程数值模拟的影响,并与实验数据进行了比较,认为微尺度固液相界面上的溶质再分配对 新生相生长的影响不可忽略。     

蒸发相变与界面流动耦合机理研究

本文提出了一种新模型来研究液层在其纯蒸气中的蒸发热动力学特征,尤其是当蒸发界面张力驱动流占主导作用时(如微重力环境中)液层热毛细对流和界面蒸发始终耦合在一起。气-液界面的传热传质规律有待深入研究。本文数值模拟研究了蒸发相变界面热毛细对流与蒸发效应的耦合机质,得到了不同蒸发模式和不同强度热毛细对流蒸发液层的温度分布、蒸发速率以及对流流场分布的数值解。论述了蒸发Biot数和Marangoni数对界面传热传质的影响,发现并解释了蒸发和热毛细耦合的三种模式。     

一种新型液滴蒸发液相理论模型

喷雾过程中,液滴蒸发涉及液滴与周围环境的传热、传质以及动量交换,是影响喷雾效果的重要因素。本文针对单个液滴的蒸发过程,假设液滴内部温度符合三次多项式分布,建立了一种可反映液滴内部温度分布且计算简单高效的新型液滴蒸发液相模型。以Decane油滴蒸发为例,对比了集总参数液相模型、二次多项式温度分布液相模型与三次多项式温度液相模型对液滴蒸发率与温度分布的影响。结果表明,新的三次多项式模型能够较好地反映蒸发过程中涡流与导热对内部温度分布特性的影响,既可较好地预测液滴蒸发率,又能较准确地计算液滴蒸发初始阶段内部的温度分布。     

冷却用弯掠轴流风机气动噪声预测与试验分析

采用Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,对五种不同结构的弯掠轴流风机A/B/C/D/E进行稳态数值模拟,结合给定的性能要求筛选出B/E风机。以稳态流场为基础,采用大涡模拟(LES)与基于Lighthill声类比的FW-H模型相结合的方法对B/E风机进行非定常计算和气动噪声预测,并将预测结果与试验数据进行了对比验证。分析了以叶轮表面作为噪声源时B/E风机的涡流噪声频谱特性,研究了风机三维非定常内部流场中旋涡分布特性,并探讨了风机旋转区域内部声压级的分布规律。     

蒸发模型对乙醇湍流射流火焰模拟影响研究

航空发动机燃烧室高精度数值模拟需要合理的蒸发模型,目前蒸发模型对两相湍流燃烧模拟的影响定量研究不足。乙醇较其他燃料蒸发潜热大,对蒸发模型敏感。文章采用LES求解湍流、TPDF解决湍流和化学反应的相互作用,研究AbramzonSirignano(A-S)蒸发模型、Spalding蒸发模型和厚交换层(NC-TEL)蒸发模型对高雷诺数乙醇两相湍流射流火焰的数值模拟结果并与实验数据对比。定量分析不同蒸发模型对温度、混合物分数及液相分布等的规律性影响发现,A-S蒸发模型在射流中心区域与实验数据拟合较好,在其它区域表现欠佳;Spalding模型在x/d=10截面上模拟结果良好;NC-TEL蒸发模型在x/d>10截面及远离射流中心方向上的模拟结果表现最好。与其他模型相比,NC-TEL蒸发模型在液相速度上与实验数据相差最大为21.9%,表现最好。     

热扩散效应在热声分离中的作用机理

在充满二元混合气体的声波谐振管中,振荡的气体会在径向上建立振荡的温度梯度,径向的温度梯度会引起两种组分的分子沿着不同方向进行扩散,在这种热扩散效应和热声效应的共同作用下,声波能够把混合气体中的两种组分分别带向谐振腔的速度节点和压力节点,使得混合气体在声波传播方向上逐渐分离。为了研究热声分离过程的机理,本文对一个半波长的声波谐振管进行了二维的建模,并基于可压缩的SIMPLE算法,通过求解He-Ar混合气体的速度场、温度场和一种组分的浓度场,对谐振腔内的传热传质过程进行了详细的数值模拟研究。数值模拟结果与文献的理论计算值进行了比较,结果符合良好。随后,通过研究一个周期内径向上的温度、速度和Ar的摩尔分数分布,揭示了径向上的热扩散过程,以及中间气体与边界层内气体之间的热质交换过程,完整地解释了热声分离过程的发生机理。     

三维涡方法模拟蒸发性喷雾

本文发展了考虑可压缩效应的双向耦合三维涡方法,将涡方法拓展至蒸发性喷雾的模拟。离散相液滴的运动采用拉格朗日方法跟踪,采用考虑了吹风效应和对流效应的N-G-R-M模型计算其传热传质。针对文献中的丙酮喷雾实验开展数值模拟,获得喷雾涡量场发展过程及涡量分布规律,并与实验数据进行对比,液滴直径的空间分布与实验结果吻合良好,本文模型可预测出喷雾液滴的平均寿命。     

沉降分布孔隙率多孔介质模型及数值研究

研究沉降分布孔隙率多孔介质流动和传热,根据"O"形圈理论和现场测定确定孔隙率系数,建立坐标方向孔隙率分布函数;考虑流体密度变化,并引入Brinkman-Forchheimer的扩展Darcy模型,能量方程采用界面连续条件,建立沉降分布孔隙率多孔介质流动和传热求解模型.采用差分法对模型进行离散化,应用高斯-赛德尔方法迭代求解.数值分析表明:沉降分布孔隙率条件下多孔介质内流体流动速度在壁面附近较大,中心部位较小,壁面附近孔隙率的增大使得低流速区域减小,较高流速区域增大;当孔隙率小值时,温度按线性减小;当孔隙率大值时,温度在高低温壁面附近迅速减小,在中部减小较缓,热量按导热和对流共同传递;孔隙率增大能使平均怒谢尔数增大,对流换热作用增强.     

低密度固体颗粒与液体搅拌混合过程的数值模拟研究

低密度固体颗粒与液体的搅拌混合过程广泛存在于许多工业过程中,为建立相对精确的固液两相混合过程数值模拟方法,指导此类搅拌器的设计并优选搅拌结构,本文对三层桨式搅拌槽内的低密度固体颗粒与液体的搅拌混合过程进行了三维数值模拟,采用多重参考系法(MRF),选用标准k-ε湍流模式,模拟了三层桨式平底搅拌槽中的流场形态,通过搅拌混合过程的非定常两相流计算得到搅拌过程低密度固体颗粒体积分数分布情况和混合时间,最后与相关试验结果进行了定性比较。结果表明,该搅拌混合过程的CFD模拟可获得较准确的固液流场分布及各项特性参数,计算结果可为低密度固体颗粒搅拌过程提供工艺参考。     

泡沫金属内石蜡相变凝固传热的数值模拟

本文研究了相变材料在泡沫金属中的相变凝固传热过程,建立了泡沫金属相变材料的凝固相变传热的双温度模型,并进行了凝固相变传热模拟研究。模拟表明,使用泡沫金属作为骨架可以有效改善石蜡相变传热,缩短石蜡的凝固时间;石蜡在相变传热过程中与泡沫金属之间存在温差,且在发生凝固相变时温差达到最大。研究结果还表明,泡沫金属孔隙率越小,石蜡凝固的速度越快。     

波纹板片上降膜吸收过程的传热传质数值仿真

建立了在连续的竖直波纹板上降膜吸收过程的传热传质数学模型,并进行了无因次化处理和仿真数值计算。给出了溶液液膜内流场、温度场、质量分数分布的计算结果,比较了交叉双尺度波纹板片和当量平板上的吸收传热和传质系数随不同溶液喷淋密度的变化结果,显示出前者具有更好的性能,并讨论了波纹节距对传热和传质系数的影响关系。     

基于重力热管技术的高压套管高效散热性能分析

以油气套管为研究对象,将高压套管等效为有热源的重力热管计算模型,对套管内部的温度场和速度场进行了数值分析和计算比较。可知,采用R113作为制冷工质的高压套管等效重力热管模型基本符合重力热管的传热传质规律,能够有效降低套管工作时过热区域的最高温度,平衡轴向上壁面温度分布。结果表明热管技术能够有效改善超、特高压套管的散热问题。     

动力型分离式热管蓄能装置的数值模拟

为了研究动力型分离式热管蓄能装置中相变材料(PCM)的蓄能和释能过程中的传热情况,进行了热管蓄能装置蓄能和释能过程的数值模拟。建立了动力型热管蓄能装置蓄能及释能过程的物理模型,采用Solidification/Melting模型对热管内部的蓄能和释能过程进行了数值模拟分析,得到了动力型分离式热管稳定运行时的温度分布和液相率分布,并探讨了蓄能和释能过程所用的时间以及PCM在各个时间节点的温度值,计算结果与实验结果的对比表明两者吻合性较好。     

对流边界条件高强度快速传热传质研究

在考虑非傅立叶效应和非斐克效应的基础上,对所建立的高强度快速传热传质的耦合方程进行了对流边界条件的数值模拟．结果表明：由于超常传热传质的耦合作用会造成多孔介质内部“局部增湿”现象,且温度和湿度的变化会出现滞后现象．     

磁流体热疗中热质传递耦合作用研究

为研究肿瘤磁流体热疗过程中温度梯度与浓度梯度间的耦合效应对磁微粒的弥散及肿瘤内传热的影响,本文根据非平衡热力学唯象定律建立了包含浓度场及温度场的耦合传热传质模型,以常数形式的热扩散系数表征温度梯度对传质过程的影响程度。通过有限元法求解,得到考虑双场耦合作用时肿瘤内的浓度分布和温度分布。模拟结果表明,与不考虑耦合效应的情...