弧形通道散热器流动与传热的数值模拟研究

以某航空电子元器件的散热器为研究对象,建立了弧形翅片散热器微流道单元流域的三维模型。根据高空运行温度和压力设置边界条件,利用计算流体力学数值模拟方法对散热器弧形翅片的流场、传热性能等进行分析研究。通过实验数据拟合的关联式对模拟结果进行验证,对其强化传热效果与平板翅片进行比较。结果表明,弧形翅片具有很好的换热效果,雷诺数在780～1 450范围内,弧形翅片的传热效果比平板翅片提高8.43%～18.06%。相同工况下,弧形翅片的散热量较多、散热性能较好、传热效率较高。     

蜂巢蓄热体传热性能的数值研究

蜂巢蓄热体是高温空气燃烧技术的关键部件．为加速这项新型燃烧技术在我国的国产化进程,本文对蓄热体内的传热过程进行了深入研究．首先,用数值计算的方法得出了蓄热体内的温度和速度分布,模拟了蓄热过程和放热过程的烟气和空气温度的变化情况．此后,进一步研究了气流速度和材料比热对蓄热体性能的影响．     

DN板通道传热阻力特性的实验和数值研究

本文分别采用了实验和数值模拟两种方法对DN板通道的阻力特性和传热特性进行了研究。本文的实验采用了稳态实验法,数值模拟分别采用了三种典型的湍流模型(LBKE、SKE和SST)。结果显示,平均努塞尔数Nu随雷诺数Re增大而增大;表面换热因子j和阻力系数f随雷诺数Re的增大而增大。拟合得到了该型DN板的传热阻力特性关联式。同时,对数值模拟结果和实验结果进行了对比分析,对比发现,当Re2000时,三种模型对DN板换热能力和摩擦阻力的预测值均偏高;当Re2000时,LBKE模型和SST模型对DN板的换热预测值与实验值吻合较好,但三种模型对DN板通道摩擦阻力系数的预测值均偏低。     

超临界反应堆子通道流动传热数值分析

目前国际上对超临界水冷堆进行了大量的研究,但对其堆芯内超临界流体流动传热的认识还十分欠缺.本文采用CFX对超临界水冷堆典型子通道内的流动传热特征进行了CFD研究,对比分析了四边形和三角形布置的两类子通道流动传热特征.计算结果表明二阶SSG湍流模型能较好地模拟子通道内的超临界流体流动和传热特征.流动特征的分析表明四边形子通道内的二次流比三角形子通道内的复杂,强度也更大.两类子通道内的湍流脉动特征类似,当栅距较小时其间隙处的湍流交混系数都在0.02～0.025之间.四边形子通道的周向温度和换热不均匀性比三角形子通道的强烈.     

涡轮叶片冷却通道高性能微小肋湍流传热的数值研究

为了提高涡轮叶片内冷通道的换热性能,针对分别带有直肋、斜肋、V肋和W肋这四种微小结构肋的冷却通道进行了数值计算并。通道宽高比为6,肋间距与肋高比为10,肋高与水力直径比为0.029。采用低雷诺数AKN k-ε模型研究了雷诺数范围从36700到60000时四种带肋通道的换热与流动特性并与实验结果相比较,发现通道换热性能和压力损失与稳态实验结果较一致。研究表明,W肋换热性能最优,其平均努塞尔数是流动充分发展的光滑通道的2.2到2.4倍,摩擦因子是光滑通道的3.7～4.0倍。其次是V肋、直肋,斜肋最低。分析流场发现直肋下游回流区最大,壁面努塞尔数在横向上较均匀,而斜肋、V肋和W肋因为二次流的存在回流区较小,壁面努塞尔数沿着肋展方向降低。     

光滑矩形微通道液体单相流动和传热的数值研究

采用CFD方法对水在矩形光滑微通道内的流动和传热特性进行了数值模拟.计算结果表明微通道的长径比、当量直径、高宽比和孔隙率都对其流动和传热有着不同程度的影响.在保持长径比大于70而使流动的入口效应可忽略的前提下,分别模拟了当量直径,高宽比和孔隙率对微通道流动和传热的影响,得到了各种工况下的流动和传热规律.     

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.     

碳氢燃料在旋转通道中传热的数值模拟

本文利用数值模拟方法,对不同转速下正癸烷在U型管路的传热特性进行了研究。得到以下结论:对于U型管路来说,旋转速度越大,出口温度越高,整体管路换热能力越强;碳氢燃料在准临界温度附近的变物性对换热有比较显著的影响,会使换热恶化;浮升力也会影响旋转管路的换热,相比静止管路影响更为复杂。     

椭圆型管束的积灰特性数值研究

椭圆型管作为一种新型的换热元件,在强化传热,减阻和抗积灰性能方面,具有明显的优势,展现出广阔的应用潜力.本文采用ANSYS Fluent软件对含尘气流横掠3×6阵列椭圆管束的飞灰沉积特性进行了数值模拟.结果表明:颗粒的撞击率随换热管的椭圆度增大而减小,而颗粒的沉积率呈现非线性规律,且当椭圆度为1.5D时,其沉积率最小;...     

边缘效应对小型平直翅片管束传热和阻力性能的影响

本文通过数值模拟方法对四排管叉排布置的小型平直翅片管束的传热和阻力性能进行了研究,分析了边缘效应对小型翅片管束传热和阻力性能的影响,结果表明,6-6-6-6布管方式优于6-5-6-5布管方式,在只有较少换热管的小型翅片管换热器中,边缘效应不可忽略,实际整体模型的阻力系数比文献中常用的简化对称模型小13%~14%,努塞尔数小15%~18%,本文提出的公式可用于快速而准确地估算小型平直翅片管束的努塞尔数和阻力系数.     

管外流诱导管束振动强化传热试验研究

本文提出了利用管外流体诱导振动实现强化传热的新方法.采用了一种新的传热元件-弹性管束,它对管外流体流动具有良好的振动响应特性.提出了正置三角柱脉动流发生装置,该装置可诱导起弹性管束一定频率的周期性振动,并对强化传热具有显著的促进作用.在恒热流条件下,对管外水流诱导振动强化对流换热规律进行了试验研究,得到了管外对流换热的准则方程式.     

离子风强化通道内平板对流传热的数值模拟

本文采用COMSOL Multiphysics软件对离子风强化通道内平板对流传热进行了三维数值模拟研究。文中研究了离子风作用下通道内的速度场和电场力的分布情况,同时还对比研究了三种不同流动情况下对流传热系数的变化规律。研究结果表明电场力是影响离子风强化传热效果的一个重要因素。     

微通道冷却器内流动和传热特性的数值模拟

为满足固体激光器用微通道冷却器的换热要求, 根据冷却器结构分别建立了二维和三维物理模型, 利用计算流体力学方法首先对比研究两者的流动特性, 然后考察雷诺数和玻片生热量对微通道流动和传热特性的影响。结果表明：对于类似大平板间的矩形微通道层流流动区域, 其流动及传热特性可直接采用二维简化模型进行模拟分析;对于重点关注的转捩区, 采用三维模型模拟分析更好;当雷诺数增大到转捩点, 流体的传热效果得到明显增强;随着雷诺数的增大, 玻片生热量对通道内最低压力需求的影响逐渐减小;不同玻片生热量对微通道流动影响不可忽略, 对努赛尔数和通道总压降基本无影响。     

微通道冷却器内流动和传热特性的数值模拟

为满足固体激光器用微通道冷却器的换热要求, 根据冷却器结构分别建立了二维和三维物理模型, 利用计算流体力学方法首先对比研究两者的流动特性, 然后考察雷诺数和玻片生热量对微通道流动和传热特性的影响。结果表明:对于类似大平板间的矩形微通道层流流动区域, 其流动及传热特性可直接采用二维简化模型进行模拟分析;对于重点关注的转捩区, 采用三维模型模拟分析更好;当雷诺数增大到转捩点, 流体的传热效果得到明显增强;随着雷诺数的增大, 玻片生热量对通道内最低压力需求的影响逐渐减小;不同玻片生热量对微通道流动影响不可忽略, 对努赛尔数和通道总压降基本无影响。     

包覆金属泡沫管束流动与传热特性实验研究

本文采用实验研究的方法得到了光滑圆管、管外包覆镍金属泡沫圆管在紧凑型错列管束中流动和换热情况,分析了金属泡沫对流动和传热的影响,发现管外包覆一定厚度的镍金属泡沫层可以明显增强圆管管束的换热性能,以较大的沿程流动阻力损失为代价,包覆镍金属泡沫管束的传热性能得到2~3倍的提高。     

弹性管束汽－水换热器强化传热试验研究

本文设计了一种新的传热元件－弹性管束,它对管内外流体流动具有良好的振动响应特性。利用传热表面振动提高管外对流换热系数的同时,利用振动变形减少积垢,降低污垢热阻,实现了复合强化传热。在汽水换热条件下,对流作诱导振动强化传热规律进行了试验研究,得到了管外对流换热的准则方程式。