多孔介质中熔融盐流体高温斜温层蓄热的热特性

对熔融盐高温斜温层蓄热过程进行了较深入的理论与实验研究.基于多孔介质局部热平衡理论,建立了多孔介质中熔融盐流体斜温层蓄热的局部热平衡数值模型,研究了熔融盐、多孔介质孔隙结构参数对多孔介质中熔融盐流体传热与流动的影响规律,并在熔融盐传热-蓄热实验平台上进行了试验研究.结果表明:与熔融盐单相流体斜温层(无填充多孔介质)蓄热系统相比,多孔介质填料能够减少斜温层的厚度和改善其形状,采用单位体积热容量(pc)s大于(pc)f,孔隙率(?)小于0.4有利于降低斜温层厚度及其移动速度.揭示了多孔介质中熔融盐流体斜温层蓄热系统的蓄热特性,为熔融盐高温斜温层蓄热的设计和运行控制提供依据.     

射流冲击泡沫金属流动液膜传热的实验研究

薄液膜蒸发由于其优良的传热特性而被广泛应用于工业领域。在流动液膜上表面覆盖铜质泡沫金属,并耦合空气射流冲击,能够进一步强化传热。多孔泡沫金属提供的毛细驱动力能够有效控制流动液膜的厚度以避免干涸,同时多孔材料特殊的固体骨架构造可以扩大固液、气液传热面积。为了研究射流冲击条件下多孔介质覆盖流动液膜的传热特性,本文通过实验方法,对包括液膜流速Vf、空气射流速度Va、液膜厚度δf和多孔介质孔隙率ε在内的影响因素进行分析,研究并对比这些因素对加热壁面温度Tw、表面传热系数hw以及传热系数提升率的影响。     

温室及其蓄热层中传热与流动的研究

针对被动式太阳能温室系统,分析了玻璃顶部覆盖面倾角不同,对温室中温度及气流分布的影响。温室玻璃顶部覆盖面倾角,可以改变温室中的气流、温度分布。研究了温室蓄热层传热与流动。温室中土壤或岩床具有吸收并贮存太阳能的作用。     

填充泡沫金属的熔盐相变蓄热过程模拟

本文以管肋式熔盐相变蓄热结构为对象,将相变材料填充入高孔隙率泡沫金属中以弥补熔盐导热系数低的缺陷。考虑周期性边界和重力方向相邻结构的影响,以三层管肋式结构代替整个系统建立多孔介质固-液相变输运三维物理数学模型。利用数值模拟方法,探讨在重力环境中,管式加热条件下相变材料蓄热过程的传热性能。揭示出相变界面随时间的演化,以及自然对流对蓄热过程的作用机制;讨论了泡沫金属、肋片参数及加热温度对蓄热能力的影响。     

高温空气在蜂窝陶瓷体内蓄热特性研究

采用数值模拟方法对不同孔隙率和孔壁厚的蜂窝陶瓷体的蓄热特性进行研究。对高温空气在不同结构的蜂窝陶瓷体内流动过程中的压降、温度及蜂窝陶瓷体的蓄热特性进行了分析。研究结果表明：流体在蜂窝陶瓷内流动时,处于层流阶段的压降仅为湍流情况下的1／10。蜂窝陶瓷蓄热体的蓄热时间与蓄热体的孔壁厚成正比。蓄热体孔壁厚h=2mm时,出口空...     

操作参数对熔融盐高温斜温层蓄热性能的影响

首先提出了一种新型熔融盐高温斜温层耦合蓄热单罐系统,然后基于多孔介质局部热平衡理论,建立了熔融盐高温斜温层蓄热的局部热平衡数值模拟模型,研究了熔融盐进口流速、进口温度及工作温差等操作参数对斜温层蓄热单罐热性能的影响,并在熔融盐传热-蓄热实验平台上进行了试验研究。发现:当进口速度为0 001 m/s级及降低工作温差等有利于降低斜温层厚度,模拟得到的蓄热单罐轴向温度分布变化与实验结果趋于一致。因此,合理选取这些参数对蓄热单罐的正常运行是非常必要的,结果可以用于指导蓄热单罐的设计。     

发汗冷却过程中多孔壁面内的局部非热平衡分析

本文采用局部非热平衡模型对发汗冷却过程中多孔壁面内的换热和流动进行了数值模拟,分析了影响多孔介质内固体骨架与流体的温度及温差分布的因素,研究了这些因素对发汗冷却过程的影响规律.计算结果表明:增大固体骨架的导热系数、增大冷却剂流速或者加强冷端换热有利于提高发汗冷却效率.     

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。     

蜂巢蓄热体传热性能的数值研究

蜂巢蓄热体是高温空气燃烧技术的关键部件．为加速这项新型燃烧技术在我国的国产化进程,本文对蓄热体内的传热过程进行了深入研究．首先,用数值计算的方法得出了蓄热体内的温度和速度分布,模拟了蓄热过程和放热过程的烟气和空气温度的变化情况．此后,进一步研究了气流速度和材料比热对蓄热体性能的影响．     

空气-多孔道扁管相变蓄热装置换热性能研究

空气-相变蓄热装置在农作物干燥、烟气余热回收和建筑供暖等场合需求强烈。但是目前关于空气-相变蓄热装置的研究较少且大多为平板型。本研究在已有研究的基础上,针对多孔道扁管相变蓄热装置存在换热结构不合理和灌装率较低的缺点,使用数值模拟的方法研究了4种结构的多孔道扁管相变蓄热装置的蓄热性能;通过改变扁管肋高度提升蓄热装置的灌装率;并利用有效性和比功率作为相变蓄热装置的性能评价指标。研究结果发现当多孔道长度方向与重力方向垂直,空气采用侧面注入时,装置的蓄热性能最佳,相比已有研究的相变完成时间提升了20.59%。研究结果显示0.03m为合理的扁管肋高度,此时蓄热装置的灌装率为61.5%。     

Lattice Boltzmann Simulation for Complex Flow in a Solar Wall

In this letter,we present a lattice Boltzmann simulation for complex flow in a solar wall system which includes porous media flow and heat transfer,specifically for solar energy utilization through an unglazed transpired solar air collector(UTC).Besides the lattice Boltzmann equation(LBE) for time evolution of particle distribution function for fluid field,we introduce an analogy,LBE for time evolution of distribution function for temperature.Both temperature fields of fluid(air) and solid(porous media) are modeled.We study the effects of fan velocity,solar radiation intensity,porosity,etc.on the thermal performance of the UTC.In general,our simulation results are in good agreement with what in literature.With the current system setting,both fan velocity and solar radiation intensity have significant effect on the thermal performance of the UTC.However,it is shown that the porosity has negligible effect on the heat collector indicating the current system setting might not be realistic.Further examinations of thermal performance in different UTC systems are ongoing.The results are expected to present in near future.     

Effects of Solid Matrix and Porosity of Porous Medium on Heat Transfer of Marangoni Boundary Layer Flow Saturated with Power-Law Nanofluids

The effect of the solid matrix and porosity of the porous medium are first introduced to the study of power-law nanofluids,and the Marangoni boundary layer flow with heat generation is investigated.Two cases of solid matrix of porous medium including glass balls and aluminum foam are considered.The governing partial differential equations are simplified by dimensionless variables and similarity transformations,and are solved numerically by using a shooting method with the fourth-fifth-order Runge-Kutta integration technique.It is indicated that the increase of the porosity leads to the enhancement of heat transfer in the surface of the Marangoni boundary layer flow.     

Heat transfer effects on Hiemenz flow of nanofluid over a porous wedge sheet in the presence of suction/injection due to solar energy: Lie group transformation

The objective of the present work is to investigate theoretically the Hiemenz flow and heat transfer of an incompressible viscous nanofluid past a porous wedge sheet in the presence of suction/injection due to solar energy (incident radiation). The wall of the wedge is embedded in a uniform Darcian porous medium in order to allow for possible fluid wall suction or injection and has a power-law variation of the wall temperature. The partial differential equations governing the problem under consideration are transformed by a special form of Lie symmetry group transformations viz. one-parameter group of transformation into a system of ordinary differential equations, which are solved numerically using Runge-Kutta-Gill based shooting method. The conclusion is drawn that the flow field and temperature are significantly influenced by thermal radiation, nanoparticle volume fraction, and porosity of the sheet.     

Effect of thermal stratification on free convection in a square porous cavity filled with a nanofluid using Tiwari and Das' nanofluid model

Natural convection in a square porous cavity filled with a nanofluid in conditions of thermal stratification has been numerically studied. The mathematical model has been formulated in terms of the dimensionless stream function and temperature using the Darcy–Boussinesq approximation and Tiwari and Das' nanofluid model with new more realistic empirical correlations for the physical properties of the nanofluids. Formulated partial differential equations along with the corresponding boundary conditions have been solved by the finite difference method. Particular efforts have been focused on the effects of the Rayleigh number, thermal stratification parameter, porosity of the porous medium, solid volume fraction parameter of nanoparticles, and the solid matrix of the porous medium (glass balls and aluminum foam) on the local and average Nusselt numbers, streamlines and isotherms. It has been observed an essential effect of thermal stratification parameter on heat and fluid flow fields.     

无机盐/陶瓷基超微结构多孔介质熔化过程传热研究

对一种应用于工业炉的蓄热器、太阳能中央接受塔的储能系统微米级颗粒度下含有无机盐的陶瓷多孔材料的熔化加热过程进行理论研究,在研究中考虑陶瓷基体和无机盐热物性、空隙率和融盐汽化率的影响。计算结果表明,较大的陶瓷骨架孔隙率和相变潜热、较小的导热系数造成温度和固液界面位置的变化变慢,但对气相界面的生成和移动影响不大。     

有限存贮空间内可燃多孔介质流动和传热的研究

对通风条件下可燃多孔介质库房内的流动和传热特性进行了数值模拟,得到了库房有限空间内的温度场和速度场.通过比较不同的来流温度和入口流速,得到的结果表明:可燃多孔介质(弹药)内部发生化学反应并产生热量,其温度由中心向四周逐渐降低;来流流速越大,越有利于弹药的冷却;在来流速度相同的情况下,来流温度越低,越有利于散热,对于可燃多孔介质(弹药)的贮存越安全;在左侧进风口的上下两边以及可燃多孔介质(弹药)的上方,会形成漩涡.     

Nonlinear property of slightly compressible media permeated with air-filled bubbles

Based on the nonlinear oscillation of an air-filled bubble in weakly compressible media at prestressed state, the effective medium method is used to study the nonlinear property of the slightly compressible media permeated with air bubbles. It is this nonlinear oscillation of air bubbles that results in the nonlinear property of the porous media. Numerical results have confirmed that the nonlinearity of the porous media is usually high, though the optimal porosity is very small. Moreover, the nonlinear property is greatly affected by the prestressed state, porosity, and shear modulus of the matrix media.      

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.     

基于LBM的部分热活跃边界下多孔腔体内自然对流换热

采用Boltzmann方法模拟部分热活跃边界下的多孔腔体内自然对流,探讨不同热边界布置方案、孔隙度、Da数及Ra数对其流动传热的影响.数值计算表明：Da=10^-4时,腔体内中央出现一个循环流模式,只在Ra数很大时孔隙度才对传热有影响; Da=10^-2时,腔体内出现两个循环流,在Ra数很小时孔隙度对传热产生强烈的的影响.热活跃边界位置影响腔体内流体对流传热的强度,加热边界布置在底部、而冷却边界布置在顶部（Bottom-Top布置方式）,对多孔腔体内对流传热最有利,优于全热边界布置方式的传热效果.     

被孔隙介质约束的弹性杆中的导波*

为了研究导波在被孔隙介质约束的弹性杆结构中的传播规律,分析孔隙参数对导波传播特性的影响,本文建立了无限大孔隙介质包裹圆柱体的理论模型,利用孔隙介质弹性波动理论,分析了导波的频散曲线,以及圆柱半径和孔隙参数对于导波传播特性的影响。结果表明,在该结构中传播的纵向导波存在频散特性。内部圆柱半径的改变影响波导结构,从而影响导波传播。外部孔隙介质的渗透率对于导波频散的影响较小,孔隙度的改变影响孔隙介质体波波速,从而影响导波频散曲线的截止频率。同时,导波存在较小的衰减,且衰减随孔隙度增大而增大。这些结果对于后续开展无限大介质包裹弹性杆结构的超声无损评价提供了一定的理论参考。