方形通道内非牛顿流体的强化传热

对非牛顿流体在小尺寸方形通道内的低雷诺数受迫对流传热进行了实验研究。实验用介质为１５００ｗｐｐｍＣａｒｂｏｐｏｌ－９３４中性水溶液。通道顶壁受到等热流加热。结果表明，流体粘弹性与传热的相互作用取决于雷诺数的大小。当表观雷诺数Ｒｅ＞１１．５时，非牛顿流体开始强化对流传热。Ｒｅ数越高，传热强化的程度越大。流体的阻力系数则几乎不受粘弹性的影响。     

流体变物性对细矩形通道流动和传热的影响

以细矩形通道为研究对象,基于CFD的二次开发技术,采用流体固体共轭传热技术数值研究了流体变物性和入口平均物性对细矩形通道平均流动和平均传热特性的影响,同时研究了流体变物性对细通道转捩雷诺数的影响,为进一步揭示微细通道的流动和传热机理提供了依据.     

脉动参数对波纹通道内传热强化的影响

采用曲线坐标系下压力与速度耦合的SIMPLER算法,数值研究了波纹通道内脉动流动与换热情况,流动Re数的范围为5~500,Pr数为0.7.计算考察了脉动参数如脉动频率和振幅对通道内强化传热和压力损失的影响.研究结果表明,流动阻力特性呈周期性余弦规律变化,换热Nu数呈正弦规律变化;频率、振幅的增大,使得阻力脉动幅度增大.受入口脉动流的影响,通道内的旋涡发生周期性的脱落、增长和迁移,从而增强了流体之间的扰动和掺混,强化了传热;传热的强化效果随着振幅的增大而增强,但在特定入口脉动流下,相同振幅不同频率下的强化效果几乎一致.     

不凝性气体对纳米通道内水分子流动传热影响的分子动力学模拟

随着电子元件高性能化和小型化的发展,纳米通道内工质的流动传热问题受到了更多的关注.本文采用分子动力学模拟方法,模拟了300,325,350 K的纳米通道中流体的流动传热情况,工质为水,水中不凝性气体用氩气代替.结果表明:流动过程中,氩原子形成高势能团簇,随着温度升高,流体势能上升,团簇逐渐减小或消失;少量气体原子能够促进流动,而较多氩气会导致通道中心区域形成较大气体团簇而阻碍流动,同时,被加热的工质能显著减小流动阻力系数;近壁面区域流体温度高于中心区域,团簇内部原子活动更加剧烈,平均分子动能更大,温度更高;水的氢键结构可以促进纳米通道内的传热,氩原子会影响氢键数量,高温会破坏水分子形成的氢键网络,使努塞尔数下降.本研究分析了不凝性气体影响下微通道内水分子流动传热的机理,为电子设备的强化传热提供了理论指导.     

基于纳米磁流体微通道内流动换热性能研究

为探究磁场强度和肋片高度对微通道内Fe₃O₄-H₂O纳米磁流体流动换热性能的影响,采用数值模拟的方法,以开放式间断微通道热沉为研究对象,在雷诺数为200到500之间展开数值模拟研究,模拟微通道内流体工质流动换热过程。结果表明：进出口压降随雷诺数的增大而增大,且随着磁场强度的增大,压降的增大趋势愈显著;微通道的换热性能随着磁场强度的增大,呈现出先增大后减小的趋势;通过增加肋片高度,可以有效的提高热沉的传热性能。研究发现,开放型微通道综合换热性能优于封闭型,在所研究的参数范围内,微通道肋片高度达到0.9 mm时,综合换热性能和均温性最佳。     

肋片-凹槽通道内的流动与换热特性数值研究

本文数值研究了肋片和凹槽共同作用下矩形通道内的流动与换热特性,分析了肋片高度沿展向的分布情况对通道热力性能的影响。文中选取了五种肋片结构,它们具有不同的高度分布和相同的横截面积,从结构1到结构5,肋片中心高度逐渐增加,其中结构3的肋片具有均匀的高度分布。研究结果表明:高度沿展向分布不均匀的肋片会产生反向旋转的涡对,这些涡对能够卷吸主流中心冷却空气输送到高温壁面,同时吹扫凹槽内的低速热空气,增加凹槽近壁面处的气流速度,从而强化加热面的换热性能;并且,肋片高度沿展向变化越大,旋涡结构越强,强化换热效果越显著;肋片中心高度最高的结构5提供了最大的努塞尔数、摩擦因子以及热力性能因子。     

变截面微小通道传热特性的研究

为研究变截面微小通道的流动和传热特性,设计了9种不同微小尺度的变截面通道。采用实验研究的方法,得出了流体在变截面微小通道中的传热特性以及与常规尺度通道的差异。分别比较了通道的进出口宽度比、通道的高宽比对变截面、微小尺度通道传热特性的影响。根据实验结果,得到了描述水在变截面微小通道中的流动及传热特性的无量纲关联式。     

涡轮叶片不同肋倾角交错肋冷却流动与传热研究

交错肋是航空发动机涡轮叶片的一种高性能内冷结构,为研究涡轮叶片内部交错肋冷却结构的流动和传热特性,针对30?、35?和45?三种肋倾角的交错肋结构进行了雷诺数在17000～70000之间的稳态传热实验和数值模拟研究。数值计算的有效性通过与实验结果进行对比得到充分验证。实验结果显示,在子通道个数和雷诺数均相同的情况下,平均Nu数和摩擦因子均随肋倾角的增大而增加;对比30?倾角的交错肋结构,45?倾角交错肋结构的平均Nu数增加了40.7%,摩擦因子增加了204.9%,综合传热性能提升了13.4%。数值计算结果显示,肋倾角的增大不仅增强了转向区域的冲击作用,而且加强了对侧子通道间的流动掺混,从而达到强化传热的效果。     

粗糙平板微通道流动和传热的数值模拟

以粗糙平行平板微通道为研究对象,以三角形锯齿状粗糙元模拟固体表面的粗糙度,采用CFD流体固体共轭传热技术数值研究了绝对粗糙度和相对粗糙度对平行平板微通道流动和传热特性的影响,着重分析了粗糙度和流体速度对水力入口段长度和热力入口段长度的影响规律,同时研究了相对粗糙度对微通道转捩雷诺数的影响,为进一步揭示微微通道的流动和传热机理提供了依据.     

螺旋折流片强化壳侧传热的四管模型数值模拟

针对螺旋折流片管壳式换热器的正方形布管方式,建立了相间套螺旋折流片的四管数学物理模型,利用FLUENT软件对该模型的流动与传热情况进行了数值模拟;并与光滑通道中及单管螺旋折流片模型的流动和传热结果进行了对比.结果显示旋向相反的相邻螺旋折流片所诱导的两股旋流通过相互作用可提高通道内流体流速,并有效地形成对相邻传热管外的斜向冲刷,这对于减薄边界层,促进近壁流体与主流区流体的动量和质量交换进而强化传热有明显的作用,算例显示其传热系数可比相同尺寸的光管通道中的情形提高约44%～57%.     

Experimental investigation of heat transfer from different pin fin in a rectangular channel

In this study, the effect of both hexagonal pin fins (HPFs) and cylindrical pin fins (CPFs) into the rectangular channel on heat transfer augmentation, Nusselt number and friction factor were experimentally investigated. In planning of the experiments, different Reynolds number, pin fin array, pin fin geometry and the ratio of the distance between pin fin spacing (s) to the pin fin hydraulic diameter (s/D_h) were chosen as the design parameters. Air was used as the fluid. The Reynolds number, based on the channel hydraulic diameter of the rectangular channel, was varied from 3188 to 19531. In the experiments, the heating plate was made of stainless steel foil. The foil was electrically heated by means of a high current DC power supply to provide a constantly heated flux surface. The heat transfer results were obtained using the infrared thermal imaging technique. The heat transfer results of the hexagonal pin fins (HPFs) and cylindrical pin fins (CPFs) are compared with those of a smooth plate. Best heat transfer performance was obtained with the hexagonal pin fins. The maximum thermal performance factor ((?), was obtained as Re = 3188, staggered array, s/D_h = 0, ? = 2.28.     

超临界LNG在错列S形翅片微通道的流动传热特性研究

作为一种新型微通道换热器,印刷电路板式换热器(Printed Circuit Heat Exchanger,PCHE)因比表面积大、耐高压和低温、海上适应性强以及便于模块化等特点,近年来逐渐成为浮式LNG接收站和浮式储存及再气化装置的主低温换热器首选.针对改进后的错列S型翅片,对超临界LNG在翅片通道内的流动传热特性展...     

静电场强化介电流体冷凝换热实验研究

本文以电绝缘性低沸点介电流体R11为实验工质,利用自行设计和制作的电流体力学实验模型,对介电流体进 行静电场强化冷凝换热实验研究。实验结果表明:静电场对模型内介电流体的凝结换热有很好的强化作用,其换热系数主 要与外加电场强度、热通量及电极相对位置等因素有关,这种电场强化凝结换热技术对制冷和热传递工程具有参考价值。     

离散倾斜肋的传热强化及流动特性

本文以高湿透平叶片中腔内部冷却为应用背景，对两相对壁面具有三维离散斜肋的方形收敛通道内的传热进行了实验研究。本文获得的详尽的局部换热系数图谱、平均换热系数及复杂的近壁流场，可用于强化传热的设计。     

Heat Transfer Enhancement by Using Copper–Water Nanofluid Flow Inside a Pin Channel

Influences of simultaneous utilization of pin channel and copper–water nanofluid on performance of plate-fin heat exchangers were experimentally explored and compared with results obtained for the base fluid flow inside a plain channel. Experimental results clearly indicate that compared with the plain channel, the pin channel significantly improves the thermal-hydraulic performance of the plate-fin heat exchanger, about 38%. In addition, the heat transfer coefficient as well as pressure drop are increased by using the nanofluids instead of the base fluid. Noticeable average performance factor of 1.65 is obtained for the simultaneous utilization of pin channel and nanofluid inside the plate-fin heat exchanger.     

板翅式换热器空气冷却侧传热性能的数值模拟

建立了板翅式换热器冷却空气侧锯齿翅片通道的稳态湍流数学模型,借助FLUENT软件进行了数值模拟,从各段翅片中部的切片与翅片上表面两个视觉角度给出了计算区域的流场、温度场、湍流强度、换热系数、压力等分布图形,计算结果有助于更好地理解锯齿翅片板翅式换热器的强化传热机理.     

梭形百叶窗结构内传热强化数值分析

提出一种新型百叶窗结构—梭形百叶窗,它与一般的矩形百叶窗结构相比,流道从翅片中间截面到管连接处逐渐变宽,有较多流体冲刷管壁表面,增加管壁附近流体温度梯度,从而使传热增强。同时降低了流体流动阻力。具有较好的流动和传热性能。应用FLUENT软件对两种百叶窗结构下空气的流场、温度场和压力场进行了CFD研究,分析不同Re数对换热和流动性能的影响。     

波纹内翅片管换热与阻力特性的实验研究

本文研究了三组内翅片管的湍流流动与换热特性,拟合出所测参数范围内阻力和换热的实验关联式,并运用相同质量流量、相同泵功率、相同压降三种准则比较了不同组翅片管之间的强化传热效果。     

Heat transfer and friction factor characteristic of spherical and inclined teardrop dimple channel subjected to forced convection

An experimental and numerical investigation is performed in order to determine the outcome of dimple geometries on the heat transfer and friction factor in a dimple cooling channel subjected to turbulent flow. Two geometries taken into consideration are spherical and inclined teardrop. In order to have a better comparison between the two different dimple channel, the dimple depth, total wetted area of dimple, and dimple pitch have been kept constant. In case of spherical and inclined teardrop dimple channels, heat transfer augmentation, friction losses, and flow pattern have been obtained for a Reynolds Number range from 14,000 to 65,000. The investigation shows that the dimple geometry has a significant contribution to increasing the heat transfer augmentation and determining the flow pattern. The inclined teardrop dimple arrangement shows the maximum heat transfer that is 17% higher than the spherical dimple channel, whereas inclined teardrop dimple results in the rise of friction factor of about 5.93–16.14% times as compared to the spherical dimple within the specified Reynolds number. The inclined teardrop and spherical dimple channel show the heat transfer enhancement of 2.74 to 3.20 times and 2.38 to 2.68 times than that of smooth channels provided thermal boundary conditions and flow conditions are kept same. The numerical study has been performed, which provided a detailed insight into the flow structures and vortex formations in spherical and inclined teardrop dimple channel.