水平管降膜蒸发器传热参数空间分布模拟研究

基于分布参数方法,对低温多效海水淡化系统中的单效水平管降膜蒸发器进行三维数值模拟,分析蒸发器传热参数在不同进料海水盐度及喷淋密度下的变化及空间分布规律。模拟结果显示:蒸发器平均传热系数随进料海水喷淋密度的增加及盐度的降低均有所升高。在管内蒸汽在二管程末端完全凝结的前提下,蒸发器表观传热温差随进料海水喷淋密度的增加及盐度的降低而减小。二次蒸汽最大饱和温度降随进料海水喷淋密度的增加及盐度的降低而减小。传热量及传热系数在蒸发器内空间分布规律随喷淋密度变化而改变。     

大温差高速燃气喷水冷却器喷嘴阵列设计

喷水冷却器用于某高温燃气流风洞,其功能为将温度3600 K,流量1100 m~3/s,入口流速120 m/s的大流量高温高速燃气降温至673 K。冷却器采用直接喷淋设计,以雾化喷嘴阵列将水喷入燃气流场中,利用水的汽化潜热冷却燃气。本文主要讨论了喷嘴阵列的设计。采用数值仿真方法,基于DPM(离散相)模型,对燃气冷却器内部的两相流动、传热和传质情况进行了数值模拟。应用该模拟方法,首先研究了影响冷却器内流场的关键因素;而后经过多方案迭代设计,得出了可行的喷嘴阵列构型;最后进行了喷嘴阵列性能实验,对该构型下冷却器的性能进行了验证,结果优于设计指标。以上述工作为基础,本文还提出了一些冷却器用喷嘴阵列的设计方法。     

R134a喷射冲击相变制冷的数值模拟及结构优化

为分析R134a喷射冲击相变制冷的传热效果,以数值模拟为基础,采用计算流体力学的思路,通过控制变量的方法,研究各个物理因素对冷却效果的影响。流道长度L为定值,分析变量为流道高度C,喷嘴宽度W,喉部宽度D1,喷射出口宽度D2,喷嘴高度H,液相与气相的体积分数比ω。结果表明:热表面的冷却效果随流道高度和喷嘴宽度的增大而减小,随液相与气相的体积分数比ω的增大而增大;而在止滞点附近的冷却效果随喉部宽度和喷嘴高度的减小而增大,在流道出口附近随喉部宽度和喷嘴高度的增大而增大。在止滞点处,冷却效果最佳的结构模型为:C/L为0.02,W/L为0.05,D1/L为0.01,D2/L为0.015,H/L为0.03。     

低喷淋密度超亲水表面水平管降液膜温度分布

水平管降液膜蒸发广泛应用在石油、化工、海水淡化等领域,对低喷淋密度温度演化规律的研究有助于拓宽其应用范围,理解其微观机理。本文在超亲水表面上结合红外热追踪技术,对水平管降液膜表面的温度演化规律进行了研究,分析了温度分区现象和温升规律。实验中首次发现了马鞍形液膜内部的高温环状结构,并结合三维数值模拟揭示了掺混作用导致的局部高温环状结构形成的内部机理。     

利用LNG冷能的间接冷冻法海水淡化流程比较

淡水资源缺乏已成为全球性问题,海水淡化方法的研究也日益引起重视。液化天然气在气化时有大量冷能可以利用,考虑到冷冻法海水淡化需要大量冷能,可以把LNG的冷能和冷冻法海水淡化结合起来,形成利用LNG能冷的冷冻法海水淡化流程。文中以间接冷冻法为例,介绍了LNG冷能在海水淡化中的利用;并针对系统中冷媒是否相变而提出了无相变流程和有相变流程,通过HYSYS软件进行模拟,比较分析了各自的优缺点。结果说明无相变流程设备简单、控制方便,但冷媒质量流量大;有相变流程冷媒质量流量小,但流程、设备与控制均较复杂,气相部分体积流量较大,使得气态管路直径较大,相应的换热器尺寸也会更大。     

漏斗形移动床内颗粒运动特性分析

采用离散单元法(Discrete element method, DEM)分别对漏斗形移动床内颗粒粒径、底部开口宽度和卸料口坡度对颗粒质量流率的影响规律进行了数值模拟.研究结果表明:颗粒粒径、底部开口宽度和卸料口坡度的大小均对颗粒流率有着较大的影响。颗粒质量流率与颗粒粒径、卸料口坡度、开口宽度均呈现正相关的依赖关系,尤其随着卸料口坡度的增长呈指数形式增长.并且,颗粒质量流率与卸料口坡度满足依赖关系—平底形移动床Beverloo方形出口修正公式.     

狭缝射流冲击泡沫金属强化换热的数值模拟北大核心

为了分析泡沫金属在狭缝射流冲击泡沫金属强化换热的作用,在计算流体力学(CFD)的基础上,采用数值模拟的方法,对影响换热的一系列因素做了详细的研究。在模型中泡沫金属材质为纯铜,尺寸是定值,通过改变喷嘴内空气速度v、泡沫金属孔隙率φ、喷嘴宽度W与泡沫金属的高度H的比值、喷嘴到泡沫金属上表面的高度C与泡沫金属的高度H的比值,来分析各个因素对热表面换热系数、泡沫金属内温度分布和流线分布等因变量的影响。     

狭缝射流冲击泡沫金属强化换热的数值模拟

为了分析泡沫金属在狭缝射流冲击泡沫金属强化换热的作用,在计算流体力学(CFD)的基础上,采用数值模拟的方法,对影响换热的一系列因素做了详细的研究。在模型中泡沫金属材质为纯铜,尺寸是定值,通过改变喷嘴内空气速度v、泡沫金属孔隙率φ、喷嘴宽度W与泡沫金属的高度H的比值、喷嘴到泡沫金属上表面的高度C与泡沫金属的高度H的比值,来分析各个因素对热表面换热系数、泡沫金属内温度分布和流线分布等因变量的影响。     

N2稀释对双旋流合成气非预混燃烧特性的影响

利用平面激光诱导荧光（PLIF）、高温细丝热电偶及红外气体分析仪对不同N₂稀释量下的双旋流合成气非燃烧流场进行了实验研究。实验结果表明,随着N₂稀释量的增加:双旋流合成气火焰的基本结构发生变化,火焰会出现典型的推举火焰特征;火焰锋面被拉伸,主要反应区域轴向长度和径向宽度增大,喷嘴出口附近火焰锋面由M型分布逐渐转变为W型分布,轴线上未反应区域不断扩大;火焰张角与穿透深度增大,火焰推举高度减小;燃烧排气温度略有减小,NO排放明显降低。     

NH3/H2预混旋流火焰稳定性及燃烧极限实验研究

采用叶轮型旋流燃烧器,选取氢气作为燃料添加剂,研究了掺氢比对氨气旋流火焰稳定性的影响,分析了不同旋流数、叶片数、当量比以及预混气总流量条件下,旋流火焰形态变化。测定并分析了不同参数对旋流火焰燃烧极限范围的影响。结果表明,随掺氢比的增大,火焰逐渐由“V”型转化为稳定的“M”型,燃烧反应愈发充分;高旋流数(1.27)或低叶片数(6片)相比低旋流数(0.42)或高叶片数(8片)更有利于旋流火焰的稳定和燃烧的充分进行;相比富燃,贫燃有利于形成稳定的旋流火焰;预混气总流量较大时,火焰高度较高.对于燃烧极限,掺氢比越高,极限范围越大;总流量的变化对贫燃极限影响较小,对富燃极限影响较大;高旋流数(1.27)条件下,燃烧极限范围较大。     

氨气预混旋流燃烧火焰稳定性及燃烧极限研究

采用叶轮型旋流燃烧器,研究了旋流数、叶片数以及流量等因素对氨气预混旋流燃烧火焰稳定性和燃烧极限的影响.实验结果表明,在一定当量比下,氨气预混旋流燃烧火焰会失稳发生回火或振荡抬举;随着旋流数的增大或叶片数的增加,火焰更易失稳发生回火;石英玻璃高度越高,内部流场结构越完整,火焰高度越高。氨气预混旋流火焰贫燃极限在φ=0.64～0.76之间,富燃极限在φ=1.47～1.74之间。随着总流量的增大,贫燃极限逐渐增大,富燃极限波动较大,总体燃烧极限范围变大;随着旋流数的增大、叶片数的增加或石英玻璃高度的升高,燃烧极限范围变窄。     

高温横流燃气喷雾掺混的数值研究

高温高压条件下受限空间内旋流喷雾与横向气流的掺混规律尚不清楚,本文对圆形通道内高温燃气与旋流喷雾掺混蒸发过程进行了三维数值模拟,探究流场特征与掺混规律,研究增强流场掺混效果的方法。研究结果表明,四喷嘴周向均匀布置可以使雾化液滴群较均匀的充满掺混空间。相邻喷嘴中间区域液滴群浓度较高,气相温降较大。靠近壁面区域出现多组小尺度的旋涡对结构,小尺度涡结构的发展是促进掺混蒸发过程的主要方式。喷嘴雾化锥角、轴向倾角、切向倾角影响雾化液滴滞留时间及喷雾轴向贯穿深度,进而对掺混效果有较大影响,选择适中的喷嘴雾化角及入射角有利于流场掺混均匀。     

相干瑞利散射海水水下温度测量技术的理论研究

海水水下温度的快速大范围测量是海洋监测的重要内容,在民用和军事领域都有着至关重要的意义,本文提出了采用相干瑞利散射方法测量海水水下温度的新方法:用宽带高速光电探测器接收本振激光和海水后向瑞利散射光相干产生的差频信号,进行傅里叶变换分析获取海水瑞利散射展宽谱,从而反演海水温度,首先从海水的热力学特性出发,对利用瑞利散射谱测量海水水下温度的基本原理进行了理论研究和软件模拟;然后对采用相干探测测量海水瑞利散射谱的测量方法进行了理论分析和软件模拟;在此基础上对瑞利散射海水水下温度测量精度进行了分析,得出当水体瑞利散射频谱半宽度测量精度为1 MHz时,测温精度约为0.35 K。     

旋流多级气动喷嘴设计和喷雾特性研究

本文针对可调加热器用燃烧室的需要，设计了两种新型旋流多级气动雾化喷嘴，并对雾化性能进行了实验研究，探讨了影响喷雾特性的主要因素，评价了喷雾场．研究了最佳喷嘴结构形式，在模拟工况下雾化性能良好，适合小流量燃烧室工作需要，ＳＭＤ接近 ２５ μｍ．     

六流道喷嘴涡流管流动与传热数值模拟

为了研究涡流管内部的能量分离机理,建立了六流道喷嘴涡流管的三维数值计算模型,采用Realizable k-ε模型对涡流管的速度和温度分布进行数值模拟,并将涡流管无量纲总温的径向分布与其他研究者的结果进行对比,验证了模拟结果的准确性。结果表明:保持入口压力不变,涡流管的制冷效应随着冷流率的增大呈现先增大后减小的趋势,存在着一个最佳制冷效应;涡流管内存在着内旋流、外旋流和循环流,循环流的存在使内旋流的能量传递到外旋流中,使得涡流管内存在能量分离现象;能量分离主要发生在涡流室区域附近。     

基于3D打印螺杆挤出装置颗粒流动特性数值模拟

本文设计出一种应用于熔融沉积成型技术的螺杆挤出装置的进料段、挤压段结构,并基于离散单元法对挤出装置中颗粒流动特性进行了数值模拟研究。模拟中研究了螺纹形状、螺杆竖直位置、颗粒间静摩擦系数对颗粒流动特性的影响,并总结得出三种参数的变化对颗粒质量流量及相对速度标准偏差的影响规律。模拟结果表明,采用梯形螺纹时颗粒质量流量变化范围最宽,效果最理想;螺杆在进料漏斗中的竖直位置对出口颗粒质量流量无明显影响;挤出颗粒质量流量随颗粒间静摩擦系数增大而减小,出口处颗粒速度随颗粒间静摩擦系数变大而分布更加均匀。     

液体推进剂模拟工质在离心喷嘴内流动特性研究

设计了一种双旋流槽离心式喷嘴,采用高速录像系统,研究了液体推进剂模拟工质在喷口处的雾化角特性。在实验基础上,建市r离心式喷嘴内流的VOF模型,基于FLUENT软件进行了数值模拟,获得了喷嘴内流场密度、速度分布特性。结果表明：喷雾初期喷嘴内存在一个空气核,随后很快消失,雾化角变小并趋于稳定。雾化角计算值与测量值吻合较好。     

QUICK格式在湍流旋流流动数值模拟中的应用

为研究不同精度的离散格式对湍流旋流流动数值模拟结果的影响,同时应用QUICK格式和混合格式对同轴射流旋流燃烧室内的湍流流动进行了数值模拟.在采用k-ε湍流模型的条件下,QUICK格式计算得到的燃烧室内气体轴向与切向速度及轴向脉动速度均方根值分布与实验数据符合较好,而混合格式给出的数值模拟结果则与实验有一定的偏差.     

串列加热式增湿除湿海水淡化系统的实验研究

对一种串列式多级加热增湿除湿型太阳能海水淡化装置进行了稳态实验测试,介绍了三级装置的结构和工作过程。选用多孔球作为填充材料来提升蒸发器的传质过程。通过改变不同喷淋温度、进水流量和空气流率等控制参数,研究了不同运行参数下的系统性能。实验结果表明,在实验给定参数范围内,随着进水流量和喷淋温度的增加产水量增加。当运行温度90℃、进水流量为2 t/h,产水量达到182.47 kg/h。在运行温度达到85℃时,性能系数能达到最大值2.65。单位装置体积的产水量达到22kg/(m~3h)。单级加热的性能系数最高达2.27。通过实验发现,串列式多级加热型增除湿海水淡化技术仍有很大的提升空间。     

基于平行金属条的左手结构设计与仿真研究

基于双平行金属线结构,将金属线宽度增大,变为金属条,同时在金属条结构单元中部引入缺口,使中部变细.由于等离子体效应,该双平行金属条结构在一定频段等效介电常数为负;又由于单元结构中部较细,使得该结构在一定频率会发生强烈的磁谐振.通过模拟仿真研究发现这种结构在X波段可以实现ε和μ同时为负.出现双负（ε<0,μ<0）的频段会随着谐振频率的变化而变化.理论分析表明谐振频率与金属条宽度、缺口高度及中部宽度有关,仿真结果同分析一致. 关键词： 左手材料 磁谐振 负磁导率 平行金属条