水平圆管通道内热磁对流的实验研究

由于温度分布不均匀而导致磁场中的磁性流体受到非平衡的磁场力作用,而发生流动的现象,称为热磁对流。它是一种由体积力驱动的类似自然对流的流动,可以通过设计合适的磁场来控制热磁对流的强度和方向。本文对水平圆管通道内热磁对流进行了实验研究,测量了通道内及壁面的温度分布,并通过两种不同的方法根据实验测得的温度分布估算了热磁对流的流量和速度的大小。     

单面加热矩形通道热入口段层流对流换热特性的场协同分析

对单面加热矩形通道热入口段的层流对流换热问题进行了数值模拟研究,给出了不同截面比的局部努赛尔数。推导出单面加热时的场协同方程,以此分析了不同截面比下加热边界条件对努赛尔数的影响规律。     

非均匀磁场中磁流体热磁对流的实验研究

建立了测量非均匀磁场条件下圆柱腔体内磁流体热磁对流特性的实验系统,实验结果显示,磁流体热磁对流特性受磁场强度、温差以及磁场梯度方向与温度梯度方向之间关系的控制,当磁场梯度方向与温度梯度方向一致时,外加磁场强化了磁流体的热磁对流过程,且随着磁场强度和温差的增大,热磁对流强度加强。当磁场梯度方向、温度梯度方向以及重力方向三者相同时,磁流体的热磁对流强度最剧烈。     

温度敏感型磁流体热磁对流特性研究

建立了描述外磁场作用下温度敏感型磁流体热磁对流特性的数学模型,数值模拟了回路中热磁对流的流动与传热特性.搭建了磁流体热磁对流回路装置,采用粒子示踪测速技术(PIV)测量了磁流体的流速,用热电偶测量了磁流体的温度分布.通过实验值和数值模拟结果,分析了不同磁场大小、不同热负荷,以及不同冷却温度下回路的运行特性.     

周期性矩形槽通道内对流换热的振荡

采用非稳态数学模型,通过数值模拟对周期性矩型槽通道内流动和换热的振荡特性进行了研究。结果表明:随着Re的增大,对流换热从入口后某一个几何周期开始振荡,振幅沿着通道逐渐增加,并经过若干周期后振幅基本不变;对于不同的Re开始振荡的几何周期数不同;当振幅基本不变时,各几何周期的平均Nu及相应点的速度按时间的平均值基本相等,表明振荡的流动和换热特征参数的时均值仍然具有周期性充分发展的特征;通道中突出物高度对振荡有显著影响,突出部分越高,开始振荡的几何周期数越小。     

垂直矩形通道内混合对流的实验研究

通过实验研究了内置均匀加热板的垂直矩形通道入口段混合对流换热的温度场和阻力特性。实验分别针对同向流动和反向流动两种情况进行了研究,其中Re=329-5565,Gr=9．7×105-7．7×106。通过实验得到了矩形通道内混和对流换热的总体平均Nusselt数和压力损失的变化规律。实验表明固体壁面的导热对总体换热具有非常重要的作用。平均Nusselt数随Re的增加而增加; Re<1000时反向流动的Nusselt数大于同向流动时Nusselt数,Re>1800时二者相差很小。压力损失与Re近似为乘幂关系,且随热流密度变化很小。     

具有隔板的平行通道内空气混合对流换热数值模拟

本文以锅炉干排渣装置为背景,对抽象的理论模型具有隔板的平行通道内空气混合对流换热进行了数值模拟.数值计算表明,在Re＞1000时应采用非稳态数学模型进行数值模拟;在Re＞500时,自然对流机制对流动和换热的影响基本可以忽略.数值计算给出了不同Re时的进出口无量纲压差、局部的Nux和平均Nu以及流线图.这些结果可为深入研究干排渣装置中流动和换热特性提供参考.     

污垢对圆管内对流换热场协同的影响

针对不同结垢厚度的圆管进行数值模拟,分析在层流和紊流两种流动状态下,污垢对速度场和温度场以及它们之间的协同程度-协同角及协同数的影响.数值模拟结果表明,对于层流和紊流,其平均场协同数均随着污垢厚度的增加而增加,随着雷诺数的增加而减小;平均场协同角则相反;紊流时场协同数大于层流时的场协同数,协同角小于层流时的协同角;紊流...     

矩形窄通道空气自然对流换热特性实验研究

以电加热的方式,对高为800mm,宽为60 mm,间隙分别为1.0 mm,1.8 mm和2.5 mm的竖直矩形流道内空气自然对流换热特性进行了实验研究,同时考察了在实验段出口是否有绝热烟囱对自然对流换热特性的影响。结果表明,在流道间隙为1.0 mm和1.8 mm的情况下,烟囱对自然对流换热特性的影响不明显。在间隙为2.5 mm时,烟囱的存在削弱了自然对流换热。同时所有实验数据可以按照有无烟囱的情况分别用统一的实验关联式进行拟合。     

微酒窝通道与圆柱面凹槽通道对流传热强化分析

结合对流传热场协同原理分析了微酒窝通道、圆柱面凹槽通道及低肋通道强化传热特点,研究发现酒窝与圆柱面凹槽强化传热主要原因为:1)增加近壁区流体扰动,促进酒窝或凹槽内部流体与主流之间的传热;2)酒窝与凹槽均可扩展传热面积,进而提高总传热量。与低肋通道相比,酒窝与圆柱面凹槽仅对其附近流体的流动产生影响,而对主流流体的流动影响较小,进而阻力增加较少。提出传热量单元性能参数PEC_A作为评价指标,酒窝通道综合性能参数略高于圆柱面凹槽通道,而远高于低肋通道。     

管内对流换热的场协同分析及换热强化

导出管内湍流换热Nu与局域时均参数的关系式,将对流换热的场协同理论扩展至湍流换热。分析了管内对流换热的特点,并根据场协同理论提出强化湍流换热的方法,发展了一种新型强化换热管一交叉椭圆管,既适合于层流换热强化也适合于湍流换热强化,其强化传热效果显著而流阻较小。     

封闭方腔热磁对流强化换热的实验研究

自然对流是由非保守体积力驱动的流体流动,这种体积力可以是重力、离心力以及电磁场力等;通过外加梯度磁场来影响流体的流动,产生强化换热效果的方法是一种新型的强化技术．本文利用永磁体产生0．3 g左右的加速度,采用马赫干涉仪对封闭方腔内空气的热磁对流的强化换热现象进行了实验研究,得到了温度场的干涉图像,并与理论模拟结果进行了比较,发现磁场对空气的自然对流换热有一定的强化作用．     

管壁导热对脉管内自然对流换热影响的研究

本文计算了不同脉管倾角和管壁材料下脉管管壁导热对自然对流换热的影响。发现脉管壁面导热对换热的影响不仅体现在增加了壁面的纯导热部分,更主要的上强化了脉管内的自然对流;壁面和内部气体的温度差异沿脉符轴向的变化是管壁导热强化自然对流的主要原因。     

具有纵向外肋片的水平复合管外表面自然对流换热的数值计算

为了方便而有效地模拟具有纵向外肋片的水平复合管外表面大空间自然对流换热的数值计算时计算区域外边界条件,本文提出一种新的边界条件处理方式。数值实验表明,用该条件计算的具有恒壁温的水平圆柱外表面自然对流换热数值解与文献中的基准解相比,平均Nu数的误差在0.5％以下。本文在极坐标系下,采用固体区与流体区耦合计算原始变量法,模拟计算了具有纵向外肋片的水平复合管外表面在不同肋片高度和肋片数下的自然对流换热量。数值计算表明,管外布置6个对称的肋片时,在肋片相对高度h/r04.0时,对换热最为有利,对应的肋片管平均肋效率为87.92％;而在相同肋片高度下,布置8个对称的肋片时,换热量最大。     

圆管层流脉冲流动对流换热数值分析

对等热流和等壁温边界条件下圆管内层流脉冲流动对流换热问题进行了数值模拟。在等热流边界条件下的数值计算结果与理论解吻合很好。计算结果表明:在等热流和等壁温边界下脉冲流动可引起速度、温度以及努塞尔数随时间波动,振幅越大,脉冲频率越小,波动越大。但它们的时均值均等于在相同雷诺数下稳态流动的值,脉冲流动不能强化换热。     

不同倾角的脉管制冷机内自然对流影响的研究

本文通过对脉管内自然对流的数值模拟，讨论了当脉管冷端处在不同方向时，脉管内的自然对流对脉管制冷机性能的影响．数值模拟结果表明，当冷端在下时获得的制冷温度最低；当热端在下并与重力方向成３０°时制冷温度最高．结论与实验测量结果定性一致．所做的理论分析对实现脉管制冷机的良好运行有指导意义。     

AN EMPIRICAL CORRELATION FOR NATURAL CONVECTION FROM CONFINED ELLIPTIC TUBE

An experimental study was conducted to obtain a correlation for free convection heat transfer from isothermal elliptic tubes of minor to major axis ratios of ∈ = 0.53, 0.67, 0.8, and 1 confined between two adiabatic walls. Local and average Nusselt numbers were determined for several different tube axis ratios, Rayleigh numbers, and wall spacings by means of the Mach-Zehnder Interferometery (MZI) technique. For each tube axis ratio, the Rayleigh number varied from 1,000–2,750 and the wall spacing to tube minor axis ratio from 1.25–∞. For all the tube axis ratios, the periphery and length of the tubes were kept constant. Experimental data are presented with a correlation which gives the average Nusselt number as a function of the tube axis ratio, Rayleigh number, and wall spacing to tube minor axis ratio. As the tube axis ratio decreases the average heat transfer coefficient increases. Also, for a constant Rayleigh number and tube axis ratio there is an optimum wall spacing which maximizes the heat transferred from the tube.     

非稳态横掠管束周期性充分发展对流换热的数值模拟

本文采用非稳态数学模型对横掠管束的周期性充分发展流动与换热进行了数值模拟。结果显示,在所考虑的参数条件下,Re≥100以后流场和温度场随时间发生振荡,并且振幅随Re增加而增大;进一步增加Re到一定值后,在管束间会有交替出现的涡。计算得到的平均Nusselt数与现有文献中的实验关联式基本是吻合的。平均Nusselt数的计算值随流动方向管间距的增加而增加。     

水平板自然对流换热的非线性特性

采用SIMPLE算法,QUICK差分方案,对封闭方腔内水平板自然对流换热进行了数值模拟.数值结果显示,低Ra数时流动和换热处于稳态,当Rayleigh数超过某一临界值时,流动和换热就会发生非稳态振荡,此时流动和换热表现出非对称性.对不同Rayleigh数,流动和换热通过单周期分岔从稳态过渡到非稳态,并通过倍周期分岔过渡到混沌.在混沌区,仍然会出现周期性窗口,并且数值结果与初始条件有关.