竖直圆管中超临界压力CO2在低雷诺数下对流换热研究

本文对竖直圆管中超临界压力二氧化碳在低雷诺数条件下的对流换热进行了实验研究和数值模拟。实验中分析了不同入口温度、热流密度以及流动方向等对超临界CO2流动和换热的影响。实验结果与计算结果的比较表明:在热流密度较小的情况下实验结果与数值计算结果基本吻合;而在热流密度较大的情况下,由于浮升力的影响,流动可能提前从层流转变为湍流,使换热强化。     

竖直圆管中超临界压力CO2在低Re数下对流换热研究

本文对超临界压力CO2自下而上流过内径为2mm的加热圆管,在低进口Re (Rein≈1700)条件下的对流换热进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较.结果表明,在进口雷诺数较低(Rein≈1700)而热流密度较高时,由于密度变化导致浮升力对流动产生扰动,流动从层流提前转变为湍流,换热大大增强并导致壁面温度的异常分布.使用LB湍流模型可以较好地模拟此时流动从层流向湍流的过渡现象,而采用层流与湍流相结合的分区计算方法的结果与实验测量值吻合得更好.由于浮升力的影响,径向速度呈M型分布,速度最大值在靠近壁面某处;当热流密度很大时,在管子中心区会出现回流.     

低雷诺数下矩形竖腔内混合对流的格子Boltzmann方法模拟

文中采用格子Boltzmann力矩模型模拟了不同纵横比(A)、瑞利数(Ra)、雷诺数(Re)下两维矩形腔内的混合流动,得到不同条件下矩形腔内的流线和等温线图,并描述了其特点.模拟结果表明,在低雷诺数下,当强制对流占主导时,换热可看作矩形腔内上部强制对流换热Nucv加权该部分尺寸与下部导热Nucd加权下部导热尺寸的综合作用结果.得到整体换热强度随纵横比变化的经验公式,并给出其适用范围.     

低雷诺数条件下低压涡轮气动设计

本文针对低雷诺数条件下低压涡轮效率较低的问题,提出了设计过程中应如何考虑雷诺数影响的思路,给出了适应低雷诺数环境下工作的叶片表面负荷分布形式,并进行了低压涡轮的气动设计。三维粘性计算的结果表明,应用本文所提出的负荷分布形式,能够有效的控制涡轮边界层的分离,降低气动性能对雷诺数的敏感程度,从而使得低压涡轮在高空低雷诺数条件下仍能保持较好的性能。     

湍流边界层流动结构研究用低Re数水洞试验台的设计及测试

自行设计制造了一台低Re数循环水洞试验台,收缩段采用维辛斯基(Witozinsky)曲线设计。变频电机调速,试验段流速范围0 2～1.0 m/s。用一维LDV系统测量了水洞试验段入口中心处的流速和湍流度随电机频率的变化,和来流速度为U_∞=0.26 m/s的平板湍流边界层速度和湍流度分布;并用PIV系统检测边界层内层低速条带结构。试验结果表明,试验段入口湍流度随着流速增大而下降,放置于试验段的平板其边界层已达到充分发展状态,并且检测到其底层低速条带结构,试验台可用于湍流边界层流动结构测试研究。     

低Prandtl数水平流体层自然对流的振荡和分歧

本文用具有QUICK方案的有限差分法对底部加热的低Prandtl数水平流体层自然对流换热进行了数值计算,研究了这种问题中存在的振荡和分歧问题。结果显示,在Ra的一定取值区间,有4涡型流场和5涡型流场两个解的分支。但在这个区间以外,最终的结果没有出现分歧。在所发现的两个解的分支中,问题由稳态转变为非稳态的临界Racr是不同的。     

锌锅中低Pr流体混合对流的自维持振荡

本文对以带钢连续热镀锌为背景抽象出的锌锅中低Pr流体的流动和传热进行了数值模拟.数值结果显示,对Re=0的纯自然对流,Ra在104和105间时数值解由稳态解分岔为振荡解;对于Ra=0的纯强制对流,Re在4×103和5x1003之间时,数值解从稳态解分岔为振荡解;当Ra和Re均小于自然对流和强制对流单一机制作用时发生振荡的临界值时,混合对流的流动和传热为稳态;当Ra和Re中的一个参数大于单一机制作用发生振荡的临界值时,另一个参数由小于增加到大于单一机制作用发生振荡的临界值时,数值解由振荡解变为稳态解.     

冷却条件下管内超临界压力CO2对流换热研究

本文用数值计算和实验测量结合的实验方法对冷却条件下超临界压力二氧化碳在细圆管内(Din=2 mm)的局部对流换热进行了实验研究.结果表明,冷却条件下超临界二氧化碳局部对流换热系数在流体温度略高于准临界温度时达到峰值.本文还对该过程进行了数值模拟,比较了不同湍流模型的计算结果,根据数值模拟提供的信息分析了影响冷却条件下超临界压力二氧化碳换热的主要因素和物性变化对换热的影响.     

锌锅中低Pr流体混合对流的数值模拟

以带钢连续热镀锌生产工艺为背景,对抽象出的低Pr数流体混合对流流动和换热模型进行了数值模拟,给出了在不同Re、Ra及Ri时的流场和温度场.数值结果表明,当Re、Ra都不等于0时,在所考虑的参数范围内,流动和换热受自然对流和强制对流两种机理控制.Re不变,增大Ri,自然对流作用加强,并且当Ri增加到一定值时,流动和换热发生振荡.所给出的速度相图显示,对应不同的Re、Ra及Ri,流动和换热会出现稳态解、周期性振荡解和混沌.     

细圆管内超临界二氧化碳对流换热的实验研究

本文对超临界压力二氧化碳在内径为1 mm的竖直细圆管中的对流换热进行了实验研究.分析了流体的热流密度、进口温度、质量流量以及流动方向对超临界压力二氧化碳对流换热的影响.实验研究发现,热流密度、进口温度、质量流量以及浮升力对细圆管内对流换热的影响很大,对流换热系数在准临界温度附近存在峰值.在加热的前半段向上流动的对流换热强于向下流动,在加热的后半段则相反.随着热流密度与质量流量比值的不断增加,向上流动与向下流动对流换热强弱转换的交点不断向流体进口方向推移,并且向上流动的壁面温度出现峰值,发生换热恶化,而向下流动则没有出现换热恶化.     

EFFECTS OF SURFACE ROUGHNESS ON FORCED CONVECTION AND FRICTION IN TRIANGULAR DUCTS

Experimental investigations had been conducted to study the forced convective heat transfer and pressure drop characteristics of the hydrodynamic fully developed turbulent flow in horizontal equilateral triangular ducts fabricated with Ike same length and hydraulic diameter but different surface roughness of 1.2, 3.0, and 11.5 μm. The experiments were performed with hydraulic diameter-based Reynolds number ranging from 7,000 to 20,000. The entire inner wall of the duct was heated uniformly, while the outer surface was thermally insulated. It was found that the variation of Stanton number (St) with friction factor (f) can be expressed by a relationship of St = C * f, where the constant (C) increases from 0.41 to 0.50 when the surface roughness is increased from 1,2 to 11.5 μm. It was also concluded that the duct with a higher surface roughness will have better heat transfer performance. Nondimensional expressions for the determination of the heat transfer coefficient and friction factor of the equilateral triangular ducts with different surface roughness were also developed.     

螺旋管内高压汽液两相强制对流沸腾传热试验

螺旋管式蒸汽发生器或热交换器在核电站、直流锅炉和各种化工设备等领域中都有相当广泛的应用。在高压水回路上对螺旋管中汽液两相强制对流沸腾传热特性进行了试验研究,得到了立式上升流动螺旋管内过冷水紊流流动和过热蒸汽紊流流动时的放热系数。用修正L-M关系式整理了立式上升流动螺旋管内两相强制对流区放热系数,螺旋管在该区的放热系数大致范围为25-40 kw／(m2·℃)。     

机械加工多孔层在大气压和高于大气压时的沸腾换热

1引言在过去的二十年中，已研制出诸如HighFI。、Thermoexcel－E、Ge、－T、CIT等多种高性能强化沸腾换热结构［‘－’］，其中ThermoexcelE型结构是机械加工多孔层中有代表性的一种，并进行了较多研究＊‘］。但迄今为止，研究工作多限于一个大气压时的沸腾工况［‘，’］，而较少涉及非大气压时的情形。本文对一种ThermoexcelE型机械加工多孔层在大气压和高于大气压时的沸腾传热进行了实验，提出了简化物理模型，进行了流动与传热分析，综合实验数据，建立了相应的传热关联式。2实验研究实验装置参见文献＊。多孔层基体为厚壁紫铜管…     

超临界CO2在垂直圆管内对流换热实验研究

本文对超临界压力CO2在垂直圆管(Din=2mm)内在高进口雷诺数和低进口雷诺数条件下的对流换热进行了实验研究,以研究变物性、浮升力和热加速对流动和换热的影响.实验结果发现,在低进口雷诺数情况下,向上流动中管子入口处出现了局部壁面温度下降,而在向下流动中未观察到此类现象;在高进口雷诺数情况下,向上流动中壁面温度发生了异常分布,这主要是因为向上流动中浮升力使得湍流发生了层流化现象,而在向下流动中未观察到此类现象.     

渐扩切向槽式低压旋流喷流场数值模拟

提出有渐扩切向槽式旋流雾化喷嘴的三维流动数学模型,并采用κ-ε/RNG模型,应用SIMPLE方法数值模拟了在切向槽不同渐扩角度θ时喷嘴内流场特性.结果表明:渐扩切向槽偏转角θ对其流场特性影响较大,偏转角θ为负值时,喷嘴出口处回流较大,θ为较大的正值,喷嘴内流体流动越易形成实心的锥体,但其能量损失增加较大,当偏转角θ=5.8°可实现喷嘴出口处无回流,且流动损失较小,雾化角也比较大.     

波纹竖壁上低雷诺数饱和蒸发液膜流动的研究

对饱和蒸发状态下的低雷诺数的液膜在小波幅正弦型波纹壁面上的自由降落进行了理论分析.通过无量纲化、引入流函数、采用摄动展开对数学模型进行处理,得到了这种情况下液膜流动的分析模型,计入了饱和蒸发压力的影响,得到了近似分析解.讨论了壁面波纹的波幅、波数、液膜表面张力和蒸发压力对液膜波动的影响.     

高压低温下固体C60中的取向有序态及再取向的弛豫行为

通过构造C₆₀分子间的相互作用，研究了高压下及玻璃化转变温度附近固体C₆₀的取向状态占有概率分布及再取向的弛豫行为，所得结论均能较好地解释热导率实验中的异常现象. 关键词：     

绕正方形排列的顺排的四个圆柱的流动研究

本文通过采用激光诱导荧关技术(LIF),对按正方形排列、边长间距比为4的顺排的四个圆柱的层流绕流进行了流动可视化研究;同时,在Re=200的情况下,对该流场进行了PIV流场测量,两种实验结果吻合良好,显示的都是只在下游圆柱的后面才有漩涡脱落。可是,采用两维有限体积法离散N-S方程计算该流场与实验结果完全不符合,原因尚不清楚。     

亚临界与超临界压力水在管内的对流传热与传质

本文对含有金属腐蚀物杂质的亚临界与超临界压力水在竖直加热圆管内的受迫对流与混合对流传热与传质进行了数值模拟，分析了变物性、浮升力以及压力等因素对管内对流传热与传质的影响。结果表明：浮升力使自下而上流过竖直加热圆管的对流传热和传质增强；在不同的温度条件下，超临界压力水的热物性对传热传质的影响有很大不同。     

普朗特数对槽内热磁耦合流动换热影响

针对矩形槽内导电流体普朗特数分别为 0.01、1、100 时,进行了流动形态和换热的数值模拟研究.数值结果表明:普朗特数对流动、温度分布影响不同,从而影响到对流换热的强弱,低普朗特数流体热浮升力作用大,流动以热驱动为主,换热强度弱,发现在低普朗特数下,数值模拟得出的努赛尔数并不能收敛到某一定值,而是在一个区间范围内"来回振荡";高普朗特数流体,电磁力作用大,流动以电磁力驱动对流作用,换热随着哈特曼数的增加而得到很大提高.