几何参数对涡发生器流动传热特性影响研究

本文首先对"common flow down"(A形式)和"common flow up"(B形式)两种形式纵向涡发生器的流动换热性能进行了计算比较,发现B形式纵向涡发生器Nu数比A形式纵向涡发生器在计算范围内平均增大2.8%,而f因子却平均减少9.1%,这表明B形式纵向涡发生器是一种性能更加优异的强化传热表面方式;考察了B形式纵向涡发生器的几何参数对流动换热性能的影响,结果表明B形式纵向涡发生器空气侧Nu数与f因子随着攻角减小、高度h_(VG)增大、x_(VG)减小、y_(VG)减小而增大,而随着长度l_(VG)的增大Nu数先增大后减小,同样f因子随着长度l_(VG)的增大也先增大后减小。     

波纹翅片开设涡发生器强化传热数值模拟

在波纹翅片上开设矩形翼和组合翼纵向涡发生器,采用数值模拟的方法分析其强化换热特性,分析辅翼的几何尺寸,包括辅翼攻角、长度和宽度等对换热增强比Nu/Nu_0以及综合强化换热因子(Nu/Nu_0)/(f/f_0)~(1/3)的影响。结果发现:矩形翼和组合翼能显著增强波纹翅片的对流换热;由于开设纵向涡发生器后使流动阻力增加,综合强化换热因子小于换热增强比;组合翼的换热增强比和综合强化换热因子均大于矩形翼;对于组合翼,随着辅翼攻角、辅翼长度或辅翼宽度的增加,换热增强比和综合强化换热因子均增加。     

应用瞬态液晶热像研究凹陷涡发生器传热性能

本文使用瞬态测量技术对球型/椭球型凹陷冷却结构内的流阻性能和局部传热性能进行了实验研究。凹陷深度与通道高度之比为0 2,凹陷投影赢径与通道高度的比为1。冷却通道的高度为10 mm,基于通道水利直径和平均速度的雷诺数为8500~51000。实验结果表明,充分发展段的球型凹陷的传热性能是光滑通道传热性能的1.45~1.55倍,而其摩擦因子是光滑通道摩擦因子的1.25~1.75倍;椭球型凹陷的传热性能比球型凹陷低4%~15%,摩擦因子高5%左右。本实验研究获得了球形凹陷/椭球型凹陷详细的局部传热性能分布,凹陷后半部分的传热性能明显高于凹陷前半部分的传热性能。球型凹陷的总体热性能参数比椭球型凹陷高约14%。     

带有纵向涡发生器的翅片管的流动与传热数值研究

用三维数值的研究方法对带有纵向涡发生器的翅片管流动和传热进行了数值研究。研究发现,使用了45°冲角的矩形小翼纵向涡发生器可以使得翅片管的传热增加10.4-24.6%,同时相应的压力损失增加30.5-57.2%。研究了不同的冲角(a=30,45,60)对于管翅间换热和流动的影响,结果显示冲角为30°时效果最好。     

球形和泪滴形凹陷涡发生器传热实验和数值计算

凹陷涡发生器是一种高效的燃气轮机涡轮叶片冷却结构,本文对分别具有球形和泪滴形凹陷涡发生器阵列的表面传热与流动性能开展了实验和数值计算研究。本文分别采用Standardκ-ω,SST和Reliazableκ-ε三种湍流模型计算了凹陷涡发生器表面湍流传热与流阻性能,并与实验结果进行了对比,确定了Standardκ-ω是研究凹陷传热和流动最精确的湍流模型。通过该研究,获得了球形和泪滴形凹陷涡发生器在雷诺数范围8500~60000内的传热及流阻和流动特性。该实验研究表明,与光滑通道内湍流流动相比,球形凹陷传热性能提高约60%,摩擦因子增加约70%;泪滴凹陷传热性能提高约90%,摩擦因子增加一倍左右。泪滴形凹陷表现出更好的传热性能和综合热性能。     

静动干涉流动的分离涡模拟研究

本文基于一种并行高精度的静动交接面处理方法,采用了SA模型及基于SA的分离涡模拟DES方法,进行了某压气机静动干涉流动的计算.研究表明对本文算例,在微小分离处,如20%到80%叶高处,DES与SA计算出的流动损失相差很小;而在大分离处,如叶根叶顶处,DES结果与SA差别较大,并且DES可更好地描述涡结构.在叶顶处,DES计算出比SA更强的泄漏流动,导致更大的损失.在叶根处,DES计算出了明显的静叶动态尾迹涡脱落现象,这一现象导致了与SA不一样的损失机理,即脱落涡与动叶头部相撞而产生时序效应,从而使计算损失较小.同时,本文研究结果与之前对孤立静叶的研究是相互验证的.     

涡轮叶栅流动分离涡模拟验证研究

本文采用DDES模型分析透平叶栅内部亚音速和跨音速流动。DDES模型能有效且较精确地计算亚音速流动,但计算跨音速流动时,出现修正函数f_d保护边界层功能失效的问题,极大地降低了计算精度;人为设定RANS和LES计算域,保证边界层完全被RANS计算域覆盖,计算结果得到很大改善。     

焦炭填充床内非稳态传热和流动的研究

采用实验方法研究了干熄炉内焦炭的冷却过程,得到了实验条件下不同位置焦炭的冷却曲线和气体温度、压力损失的变化趋势。根据多孔介质理论建立了非稳态传热和流体流动数学模型,对模型计算值和实验测量值进行了比较分析,结果表明模型具有较好的适用性,给出了二者存在偏差的原因。     

U型管地下换热系统非稳态传热数值模拟

地下换热器是地源热泵系统重要的组成部分,单U型管是当前广泛使用的地下换热器形式。本文建立了单U型管地下换热器的真实尺寸三维数值模型,通过模拟结果同试验实测数据的对比,验证了模型的正确性。本文随后对单U型管地下换热器在冬季工况下连续运行和间歇运行的换热率进行了数值计算,得出了换热率随时间变化的规律。本文还对连续运行工况下U型管作用半径随时间变化的规律进行了研究。本文得出的结果可以用来指导地源热泵工程的设计。     

纵向涡发生器强化传热的研究历程及进展

首先简要回顾了纵向涡发生器的发展历程,对前人进行的关于纵向涡发生器的实验研究和数值分析进行了归纳分析,并运用场协同原理对纵向涡强化换热的机理进行了初步分析。最终得出结论,对以后纵向涡发生器的发展和研究给出具体意见,认为系统地了解纵向涡发生器各种各样的几何参数对换热和压降的影响,对于将纵向涡发生器成功地用于紧凑式换热器是非常重要的。     

稳态燃烧室进气过程的大涡模拟

为精确描述燃烧室进气过程中的流场动态特性,本文应用大涡模拟模型对燃烧室稳态进气过程进行三维瞬态数值模拟研究,着重考察了三种不同亚网格模型(SGS)的性能,这三种SGS模型是:代数Smagorinsky模型、动态Smagorinsky模型和单方程动态动能输运模型(LDKEM)。计算结果表明LEDKEM模型和动态Smagorinsky模型均能较好地反映流场的瞬变性和随机性,前者性能最佳;而代数Smagorinsky模型精度较差,且不能模拟流场的微结构。     

磁流体流动与传热的格子Boltzmann模拟

考虑外加磁场下磁流体中纳米磁性粒子所受的各种作用力,建立了用于模拟磁流体流动与传热特性的两相格子Boltzmann模型,模拟了外加不同方向梯度磁场下平板间磁流体的流动与传热过程,计算了磁流体与平板间对流换热的Nusselt数,分析了磁场梯度方向、大小对Nusselt数的影响．     

等离子体电弧炉内流动与传热数值模拟

本文采用磁流体动力学(MHD)模型对直流等离子体自由燃烧电弧和电弧炉内部的流动与传热进行了数值模拟研究。通过对基于磁矢量势描述的电磁场方程组和流体力学方程组的耦合迭代计算,求解得到了流体的温度场和速度场等,计算结果清晰地反映出等离子体电弧的高温阴极射流现象,并与同行的实验和数值结果进行了对比。本模拟方法和结果对于电弧炉的工业应用和优化设计有重要的指导意义。     

稀薄等离子体稳态流动的数值模拟

为了模拟稀薄等离子体超音速稳态流动,建立了PIC/DSMC混和方法模型.以稳态等离子体推力器(SPT-70)为对象,进行了数值模拟.输入条件来自在真空舱内对SPT-70的实验测量和相关性能计算,数值结果与实验结果的比较表明:本文建立的数学模型和编制的软件是可信的,可以为电推力器性能评价及潜在的羽流污染评估提供有效途径.     

内螺纹肋管内流动与传热的数值模拟

本文以空气为介质(Pr=0.698),通过数值模拟的方法在Re=600-2000的范围内对内螺纹肋管内周期性充分发展的层流流动进行了模拟分析,说明了不同Re、螺纹肋的旋转角度α、螺纹肋的牙数N8对速度环量、Nu、Nu和阻力系数的影响,并通过对Nu和速度环量之间的关系进行了分析,得出在内螺纹肋管内强化换热流动中决定换热强度的物理量一速度环量。     

百叶窗翅片管传热流动特性数值模拟与优化设计

本文通过数值模拟的方法探究了百叶窗翅片开窗角度α、开窗宽度L_w对翅片管传热流动性能的影响,结果表明,平均Nu数在33.45～43.41之间变化,阻力系数f在1.13～2.44之间变化。结合神经网络训练及遗传算法,选取了开窗角度α、开窗宽度L_w以及翅片间距L_p为优化参数,设计综合性能最优的百叶窗翅片结构。遗传算法优化后得到的翅片管(开窗角度为24.40°,开窗宽度为1.21 mm,翅片间距为1.43 mm)其平均Nu数为39.01,f为1.61。     

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。     

低温阀门冷态试验的稳态传热模拟与分析

利用有限元分析软件ANSYS对为控制20 K温度的氦气而设计的低温阀门在正常运行和冷态试验状态下的温度场进行模拟与分析。针对冷态试验状态下拉杆处出现冻结的问题,提出在上阀体处添加绝热层的方案,通过进一步的模拟计算预测其改进的效果。     

混合层流动的格子涡方法数值模拟

采用格子涡方法对二维平板混合层流动进行了数值模拟,重点考察了格子涡方法定量模拟混合层流动流场下游不同流向位置各湍流统计平均量的能力。模拟结果表明:除横向脉动速度均方根比实验值大外,混合层流动在下游不同流向位置的流向平均速度,流向脉动速度均方根和雷诺应力的模拟结果都与实验结果定量符合得很好。此外,模拟结果还很好地反应出混合层流动的自相似性质。从而表明,格子涡方法具有对空间发展混合层流动进行较精确的定量模拟的能力。