水平管外降膜流动液膜厚度的测量及分析

应用双极电导探针技术对水平管外无传热时的降膜流动的液膜厚度分布及其变化特性进行了实验研究.试验段水平管管径为φ25.4mm,长为300mm,液膜流量范围为Q=50~250L.h-1,水平管之间的垂直管间距分别为25mm,32mm,40mm.测量了不同流量、管间距变化条件下的液膜厚度分布,重点分析了流址变化、管间距变化、...     

多孔结构内流动沸腾流型分类及转变研究

以球形燃料核反应堆为工程应用背景,分别对直径4 mm、6 mm、8 mm颗粒堆积的多孔结构进行了流动沸腾可视化试验,在实验参数范围内得到了泡状流、泡状-弹状流、弹状流、弹状-环状流四种流型.获得了热流密度、流速、颗粒直径等对流型的影响规律.增加热流密度,汽泡数量增加,体积变大,变形、合并、分裂频繁;流速越高、颗粒越小,汽泡体积越小、数量越少.流速越高、球径越小发生相同流型所需要的热流密度越大.对Tung/Dhir模型进行修正得到了多孔结构内流动沸腾两相流流型图及各流型间的转变含气率.     

利用降膜流动测量液体黏滞系数

利用降膜流动设计并搭建了测量液体黏滞系数的实验装置,根据不可压缩液体N-S方程,结合边界条件建模。采取测量液膜表面速度的方法计算液膜厚度。测量了蓖麻油不同流量下的黏滞系数,倾斜板在不同倾角下,黏滞系数测量相对准确的流量区间基本相同,相对误差在8%以下。分析了装置的适用条件和误差来源。并用全内反射法进行了液膜厚度对比验证。该研究丰富了测量液体黏滞系数的教学内容和方法,有助于学生掌握流体力学相关知识,提高综合设计能力。     

吸收器水平管外降膜流动数值模拟研究

建立了吸收式制冷机组吸收器水平管外气液降膜流动数值模型,分析了布液高度、布液孔大小、水平管直径及液体入口速度对液膜流动特性的影响,探讨了不同液体入口温度下液膜表面的温度分布。结果表明:液体铺展过程中液膜前端出现小液滴的分离;液膜厚度随周向角的增加先减小后增加,液膜Y方向速度呈相反的变化趋势;随液体入口流速的增加,液膜厚度增加,管壁下方的"干区"面积随之增加;随布液孔孔径的增大,液膜厚度及Y方向速度增加;随布液高度及降膜管直径的增加,液膜厚度减小,Y方向速度增加;随周向角的增加,液膜表面温度逐渐降低,并随着温差的增加,液膜温度降低幅度较大。     

非能动安全壳降膜流动与蒸发过程数值模拟

核电安全日益受到关注,非能动系统具有很高的安全性。本文基于PCCS(Passive Containment Cooling System-PCCS)实际结构,在FLUENT平台,选用VOF多相流湍流模型及蒸发模块对降膜流动与蒸发冷却过程进行数值模拟。数值结果表明:1)伴随水膜向下发展,蒸汽逐渐产生,热量随逆流空气移出安全壳;2)随着液膜蒸发冷却过程的推进,温度逐渐降低,后期冷却主要依靠对流换热,蒸发冷却能力逐渐削弱;3)液膜入口流量对水膜厚度影响较大,水膜随流量增大而增厚。     

微管内流动沸腾流型的可视化研究

本文设计了一套针对微圆管内流动沸腾现象进行实验研究的实验台,并对微圆管内流动沸腾的流型变化及分布进行了可视化实验研究。在一定质量流率、进口温度情况下,利用高速摄影仪对均匀受热的内径为530μm的水平布置的石英玻璃毛细管内水的流动沸腾流型进行拍摄,得到了相应条件下微管内的相变流型分布图。     

水平管外混合制冷剂的降膜滴状流动数值研究

降膜滴状流动因高传热和低成本等优点应用十分广泛,本文采用数值计算方法研究了水平管外混合制冷剂的降膜滴状流动和换热特性。首先采用流型和分离长度验证的方法提出一种可行的模拟计算方法,通过与实验对比验证了此方法和模型的可靠性,然后分别研究了雷诺数与管间距对管外降膜滴状流动形态和换热特性的影响。结果表明管间距为5 mm时,随着雷诺数变大,对流换热系数逐渐变大;当雷诺数为80时,随着管间距的增大,对流换热系数变化幅度较小。本文的研究方法和结果可以为混合制冷剂的降膜滴状流动的流型与传热研究提供参考。     

壁面涂层构型对垂直降膜流动特性的影响

利用特种表面涂层材料对实验管壁进行改性,使液膜形成沟流,实现液膜的内外表面溶液重新掺混;管外涂层的不同构型形成表面张力梯度表面,在吸收过程中可引导液滴向液膜方向运动,促进液膜扰动,从而达到强化传质的目的.通过液膜流动的可视化照片和液膜波动特性的实验结果,对不同状况下的流动形态进行初步分析.     

降液膜流动孤波中的涡流影响因素分析

孤波中的涡流被认为是波动强化传热传质机理之一。本文通过数值模拟方法计算了溴化锂溶液沿平板降膜的流动过程。利用VOF方法捕捉降液膜的自由流动表面,利用CSF模型考虑表面张力对降液膜流动的作用,重点研究了扰动频率,Re和倾斜角对孤波中的涡流的影响。模拟结果表明,随着入口扰动频率的增加,涡流经历了完全开式涡,半开式涡至消失的...     

低温液氧在水平管上降膜流动特性模拟研究

为了探索低温液氧在水平管上的降膜流动特性,采用VOF模型模拟计算了不同工质、液氧饱和压力、椭圆率E对液膜厚度的影响。研究结果表明：在近似相等的Ka数下,液氧(Ka=5 382)的瞬时液膜厚度的波动振幅和局部液膜厚度最小,其次是丙烷(Ka=5 387)的、最大是水(Ka=5 344)的。瞬时液膜厚度振动幅度和局部液膜厚度随着Ka数增大而减小。在Re=1 500、D=25.4 mm时,平均液膜厚度在Ka=3 522～6 553范围内的降幅为54%。在E=1～2.5区间,局部液膜厚度随着椭圆率E的增大而减小,但是降低幅度趋缓。拟合了考虑椭圆率的液氧局部液膜厚度关联式,90%预测值和模拟值之间的相对偏差控制在±20%范围内。     

功能涂层分割表面降液膜流动过程的CFD模拟

建立二维功能涂层分割表面流动模型,利用CFD方法研究了不同喷淋密度下功能涂层表面的降液膜流动过程。当喷淋密度小于最小喷淋密度时,壁面出现局部干壁并伴随液膜积聚和重新铺展现象产生。当喷淋密度大于最小喷淋密度时,含涂层壁面与不含涂层壁面对液膜的流动形态几乎无影响;但流动稳定之后,液膜内部的掺混加剧,可显著减薄传热边界层的厚度,对吸收器的传热传质性能起到影响。模拟结果与实验结果吻合良好,具有显著的实际意义。     

波纹管内R113降膜流动特性的结构影响研究

为设计适用于有机工质余热发电降膜蒸发装置,采用FLUENT VOF法建立了气-液两相逆流流动CFD模型,对氟利昂(R113)波纹管内气液两相逆流降膜进行数值模拟,研究了管长、波峰、波间距对波纹管内降膜流动的影响。研究结果表明:在一定喷淋密度下,液膜稳定性随波纹管长的增大而降低,液膜的波动性随波纹管长的增大而增强,当管长小于某个值时,液膜沿壁面均匀分布,存在最佳管长;波间距越大,液膜波动越强,增加波间距能够增加液膜稳定性;波峰越大,液膜沿管长方向的变化越剧烈,减小波动幅度可以增加液膜均匀性。     

立式螺旋管内气液两相向下流动的流型及转变特性

本文对低压水-空气两相流动在立式螺旋管内向下流动的流型及其转变特性进行了实验和理论研究.流型的判定是用直接观察和电容探针法来进行的.根据实验结果系统地作出了曲率半径为114、228、475mm,管内径为19mm.的三种管圈的流型图;根据力平衡原理,从连续流动介质中不相溶离散相的形状变化及其运动的稳定性出发,建立了分散泡状流转变和环状流转变的理论模型,在实验基础上得到了半经验的转变判别方程.     

环形布膜式垂直管内制冷剂R113降膜流动特性研究

为研发高效余热蒸发制冷装置,采用RNG k-ε模型和VOF模型数值研究环形布膜式垂直管内制冷剂R113流动分布和不同喷淋密度对液膜分布和液膜厚度的影响。研究结果表明:在基本工况下,R113液膜流动沿管长方向呈现从平稳到波动的变化过程,出现平稳段、波动段和震荡段三种不同流动形态;管壁表面的液膜厚度随喷淋密度的减小而减小,在喷淋密度减小到一定值时,圆管壁面出现局部"干斑"现象。     

表面润湿性对水平管降液膜流型的影响

降液膜的流动形态对水平管降膜蒸发器的强化传热过程具有十分重要的意义。本文构造了三种不同润湿性的表面,超亲水,亲水以及疏水,通过可视化实验和机理分析,研究了表面润湿性对降液膜管间流动的作用机理。结果表明,直列与错列柱状流的出现受到表面润湿性的影响。在亲水与超亲水表面只存在错列柱状流,而在疏水表面只存在直列柱状流。同时,错列柱状流的表面存在接触角上限,临界接触角为67°,直列柱状流的表面存在接触角下限,临界接触角为106°。     

亚波长锥形波导的电磁场分布及传输特性

利用时谐电磁场和波导理论,推导出锥形卒心金属波导中球横电模和球横磁模各电磁场分量的解析表达式,对输出孔径是哑波长尺寸的锥形空心金属波导内球横电模和球横磁模的传输特性及与锥形空心金属波导内光透射率有关的时间平均能量密度分布进行了详细的分析.运用数值求解获得的精确本征值,进一步讨论了光波波长、锥形波导的长度、输出孔径以及锥角对锥形空心金属波导内时间平均能量密度分布的影响.研究结果表明,时间平均能量密度分布在锥形金属波导内呈现准周期性变化,且周期与传输模式、锥角及光波波长有关.并且,在传输径向坐标上会出现一个最大值,最大值的位置随光波波长、锥角发生强烈的变化.     

人字波纹和百叶窗连续翅片管束内传热、流阻和流型的研究

一、前言 近代的空冷器不仅在空气侧采用翅片以扩展换热表面面积,而且还力图合理设计翅片的形状使之增强翅片表面的换热系数来强化空冷器的传热。与单管平翅片相比,连续平翅片消除了气流短路,使各管的导热可以互补,紧凑性好且适合于大规模机械化生产。因此,连续平翅片传热的强化更受重视。Goldstein和Sparrow采用波纹状翅片进行实验,当Re=1000时测得其传热系数比同尺寸的平翅片要增高45％左右。Nakayama对百叶窗式翅片空冷器进行了研究,发现在相同条件下其换热系数要比平翅片     

Mo2C膜表面高度和高差分布规律研究

介绍了金属有机气相沉积（ＭＯＣＶＤ）制备Ｍｏ２Ｃ功能膜的过程和对膜表面粗糙度的测量结果;在测量基础上进行统计,找出Ｍｏ２Ｃ膜表面高度和高差分布规律;将ＤＴ２模型推广,进行２＋１维计算机模拟,作出Ｍｏ２Ｃ膜表面３维模拟图。结果表明：实验测得的高度和高差统计分布与计算机模拟的结果一致。     

倍频波长分离膜半波孔的消除

指出了膜料色散、膜层折射率非均匀性以及膜厚控制误差积累等是导致半波孔产生的几个因素,其中膜层厚度周期性误差积累和敏感层厚度误差是导致半波孔的主要因素,还指出了半波孔的大小与膜系结构有关.借助计算机做了相应的数值计算,并从理论上进行了深入分析.针对这些因素采取相应的措施,设计和制备了倍频波长分离膜,有效地消除了半波孔.并给出了理论和实验光谱曲线,二者有很好的一致性.     

动态冰浆流动的浓度分布及粘性研究

动态冰浆是一种固-液两相流体。文中采用理论模型研究了动态冰浆在非均质流动情况下的冰晶浓度分布,分析了冰晶浓度、冰浆流速、管道直径、冰晶粒径大小对冰浆的动态粘度的影响。分析表明:在高冰晶浓度、低流速情况下,冰浆的平均粘度不仅和冰晶浓度和载流溶液的粘度相关,还受到冰浆流速、管道直径和冰晶颗粒大小的影响。