蒸汽冷却厚壁通道传热性能的耦合传热研究

基于厚壁带肋通道蒸汽冷却实验数据,发展了含有内热源项的耦合传热计算方法,研究了雷诺数、热流密度和湍流度对厚壁矩形带肋通道内蒸汽流动及传热特性的影响,同时对比了耦合传热方法和只计算流体域方法之间的差异,并在此基础上对努塞尔数与雷诺数、热流密度和湍流度之间进行数值拟合,得到了厚壁带肋通道的传热关联式。研究结果表明:含有内热源项的耦合传热计算模型可以准确地模拟厚壁带肋通道内蒸汽的流动与传热特性,只计算流体域模型对传热系数的预测较耦合传热模型低10%;热流密度对厚壁带肋通道蒸汽摩擦和传热特性的影响较小,高热流密度使得壁面传热效果变差;雷诺数从10 000~90 000变化时,平均传热系数和综合传热因子分别提高了76%和63%,而湍流度从3%~15%变化时,平均传热系数提高了大约24%,综合传热因子提高了19.8%。该研究可为未来重型燃机叶片冷却结构设计提供参考。     

大倾角下新型热管冷板传热性能的试验研究

针对在受限空间内工作的行波管阵列所面临的多热源、高热流密度、高散热功率冷却问题,研制了一种新型热管冷板.在自行设计建立的试验台上,对新型热管冷板在大倾角下(60°≤θ≤90°)工作时的传热性能进行了系统的试验研究.试验结果表明,在不同加热总功率P(1600—4000W)和不同冷却水流量Q(100—400L/h)下,热管冷板均能在3—15m in内正常起动.除了P=1600W、Q>300L/h情况下的冷板均温性不能符合行波管冷却要求外,其余试验工况下冷板壁面的最大温差ΔTmax<10℃,冷板壁面的最高温度ΔTmax<70℃,热管冷板的总热阻<0.01℃/W,表明新型热管冷板具有优异的均温高效传热性能.为了有效地发挥新型热管冷板的均温高效散热性能,必须保证其在匹配的冷凝段冷却条件和蒸发段加热条件下工作.在试验的倾角范围内,随着倾角的增大,热阻单调递增;冷却水流量增大或加热功率增加时,热管冷板的换热增强,热阻减小.     

工程车辆双风扇冷却模块散热性能数值仿真

为了解并联式双风扇冷却模块散热性能特征,研究了冷却风扇转速与散热器性能之间的关系特征.以国内某型双钢轮振动压路机为研究对象,用计算流体力学(CFD)与虚拟风洞相结合的方式,对原始方案进行分析,将分析结果与试验结果相对照,验证仿真方式的正确性和有效性.在尽量保持散热功率相近的前提下,采用"大迎风面、低厚度散热器、并联式双风扇"散热方案,对方案进行数值仿真.结果表明:原始方案中,仿真与试验最大误差为4.07%,最小误差为2.83%,在可接受范围内;风扇A和B分别对冷却液和液压油散热器性能影响较为明显;双风扇方案中,中冷器性能与风扇转速呈现非线性特征,当转速相同时,中冷器性能有所提升,当均为1 900 r/min时,热流体出口温度与原方案较为接近;双风扇转速组合特征可依据工况变化进行调整.     

同心双扭旋元件内外叶片数量对管内传热性能的影响

为探究同心双扭旋元件组合方式变化对换热管传热特性的影响规律,采用数值模拟方法对雷诺数Re=200~1 800范围内恒壁温条件下的管内传热进行了分析,并进行了实验验证。研究结果表明：在Re=200~1 800的范围内,含有4-4同心双扭旋元件换热管的努赛尔数Nu值最大,其次为3-3同心双扭旋元件,2-4与2-2同心双扭旋元件的Nu相差不大,最大仅相差5%;4-4同心双扭旋元件换热管的阻力系数f最大,其次为3-3同心双扭旋元件,2-4同心双扭旋元件的阻力系数略高于2-2同心双扭旋元件;2-2同心双扭旋元件换热管的综合传热性能评价因子（PEC）值最大,为1.50,且明显高于其他3种换热管,其余3种换热管的PEC值相差不大;4-4同心双扭旋元件换热管的场协同数F_c值最大,其余3种换热管的F_c值相差不大。     

涡轮叶片厚壁带肋通道冷却性能的实验研究

基于10种不同结构空气冷却厚壁带肋通道的实验数据,分析了宽高比(0.25～4)、肋角(30°～90°)和雷诺数(10 000～60 000)对带肋通道流动及传热性能的综合影响,拟合得到了通道摩擦系数和壁面平均努塞尔数关于宽高比、肋角和进口雷诺数的经验关联式。结果表明:厚壁带肋通道摩擦系数随着宽高比和肋角的增大均大致呈现出升高的变化趋势;平均努塞尔数和综合热力系数随肋角的增大均表现为先增大后减小的分布趋势,随宽高比的增大表现为先增大后减小、再增大再减小的分布趋势。不同雷诺数时,壁面平均努塞尔数的最大值都大致出现在宽高比为1.75～2.75、肋角为55°～65°之间;最高的综合热力系数出现在宽高比约为0.75和2、肋角约为60°时。平均努塞尔数关联式的平均拟合偏差为6.96%,摩擦系数关联式的平均拟合偏差为12.75%。本文研究结果可为未来重型燃机叶片冷却结构设计提供参考。     

带楼板双槽钢组合截面构件抗震性能试验研究

为研究带钢筋混凝土(RC)楼板双槽钢组合截面构件的抗震性能,对4个带RC楼板试件进行了常轴力和往复弯曲共同作用下的拟静力试验,分析了填板间距、有无加劲肋和腹板高厚比等参数对试件抗震性能的影响.结果 表明:各试件的滞回曲线较为饱满,具有良好的耗能能力和延性;减小填板间距,对试件的承载力和刚度影响较小,但提高了试件的延性和耗能能力;试件SJ3的峰值荷载和初始刚度比试件SJ1的分别提高了28.42％和22.70％,说明在试件的塑性铰区设置加劲肋可提高其承载力和刚度;试件SJ4的峰值荷载、延性系数、初始刚度和累计耗能量比试件SJ1的分别提高了33.88％、20.70％、27.40％和12.84％,说明减小腹板高厚比,可显著改善试件的抗震性能.     

全钢双矩管防屈曲支撑在不同间隙下的受力性能研究

提出一种用方钢管作为管套管全钢防屈曲支撑(简称TinT),由不同直径的方钢管分别作为约束外管和受力内管,内管端部焊接肋板形成加强部位,支撑受力性能显著提高.重点研究了TinT受力性能,通过建立TinT模型分析其在拉压往复荷载下的滞回性能,研究内外管之间不同间隙、初始缺陷对支撑受力性能和破坏机理的影响,并将有限元数值分析与文献[1]中试验进行比较,与试验结果非常吻合.研究表明TinT支撑受压承载力较传统支撑增长约160％,滞回耗能性能增长约110％,支撑整体的初始缺陷取1‰以内时,受力性能较好,传统支撑在1～2mm时表现出良好的滞回性能,当间隙大于3 mm时,支撑滞回受力性能出现了一定程度的下降.     

桑塔纳轿车散热水箱管内外传热特性的分析研究

本文对上海桑塔纳轿车用散热水箱的传热性能进行试验，依据实测数据，将管外横掠管簇的对流换热系数从传热系数中分离出来，并整理成无量纲准则式，为优化设计提供参考依据．此外，对管内外的传热特性、阻力特性进行分析，验证了目前考核散热水箱热性能指标的合理性．     

管翅换热器换热与流动的三维定常特性分析

为了深入了解单排管翅式换热器换热和流动特性,在雷诺数为100~600之间,翅片间空气为定常层流条件下,利用复合坐标网格系统及对流、导热相结合的数值分析方法,对5种不同几何参数平板翅紧凑管翅式换热器的流场、温度场、换热系数、传热量、压降、翅片效率进行了模拟计算和分析。结果表明:翅片越薄,单位体积、单位质量的传热量越大;在一定雷诺数条件下,存在一个最佳的翅片间距,并使得换热量最大;对所讨论的5种情况来说,当雷诺数为400时,翅片宽度较小的?热器的总传热量比其他4类高10%左右,但压力损失的降低变化不大。无论在哪种条件下,翅片后半部的传热量占全部传热量的25%以下,并且当雷诺数较低时,该比例会更低。     

锥孔双列短圆柱滚子轴承的动态特性分析

建立了锥孔双列短圆柱滚子轴承动态特性分析理论,用Matlab工具开发了具有自主知识产权的分析软件.以3182120型锥孔双列短圆柱滚子轴承为对象,在0～15 000 r/min的范围内分析了径向刚度与转速、径向预紧及外加径向载荷等因素之间的非线性关系.研究表明:由于离心力的存在,锥孔双列短圆柱滚子轴承的径向刚度随着转速的提高呈非线性软化现象;随着径向预紧量的增加,轴承的径向刚度有所增大;在确定的预紧量下,轴承达到某一转速时,滚子将脱离内圈而导致轴承无法正常工作;径向载荷的变化对轴承径向刚度的影响可以忽略.锥孔双列短圆柱滚子轴承动特性参数分析理论、方法与软件为高速机床主轴部件的动态设计提供了有力的工具.     

波壁管内Cu-醇基纳米流体的强化换热研究

随着科技的进步,热交换设备的热负荷与传热强度不断增大,传统的醇类冷却剂不足以满足换热设备的冷却要求,通过向传统醇类冷却剂中加入Cu纳米粒子从而形成Cu-醇基纳米流体。对Cu-乙醇、Cu-乙二醇、Cu-丙二醇三种Cu-醇基纳米流体在波壁管中的换热特性进行数值模拟研究,同时采用分子动力学计算了Cu-醇基纳米流体的导热系数,分析了雷诺数Re与纳米颗粒体积分数φ对纳米流体的换热特性的影响。结果表明,在相同条件下,纳米流体的导热系数比基液大,且随着φ的增加而增大,通过比较这三种Cu-醇基纳米流体的导热系数,发现Cu-丙二醇纳米流体的导热系数的增幅最大;同时发现纳米流体的对流换热系数与基液相比有所提高,且随着φ的增加而增大;Cu-醇基纳米流体在强化传热的同时也会产生更大的阻力损失,且该损失随着φ的增大而增大;用性能评价因子PEC对波壁管内流体的对流换热系数与摩擦阻力系数进行综合分析。发现在三种Cu-醇基纳米流体中,Cu-丙二醇纳米流体具有最好的综合换热性能。     

纤毛肋强化管内对流换热

为发展一种在提高换热的同时附加阻力较小的新型强化换热技术 ,对层流通道中单根纤毛肋的强化换热作用进行了简化的理论分析 ,入口条件为速度和温度充分发展 ,分析中注意到了肋表面传热系数远远大于壁表面传热系数的事实。结果表明纤毛肋能有效地强化传热 ,影响纤毛肋的强化换热效果的主要参数是肋的长径比 (D/ d )和肋与流体的导热系数之比 (λs/λf)。随着 D/ d和λs/λf 的增加 ,传热强化作用增强 ;在λs/λf 较小时 ,纤毛肋的强化换热作用增加很快 ,当λs/λf 较大时 ,继续增加λs/λf 对换热增强的作用较小     

单回路脉动热管传热性能的试验

通过对单回路紫铜-水脉动热管在风冷方式和定热流加热条件下,稳定运行时的传热性能的试验研究,得到管壁温度沿管长的变化规律,冷热段均温和温降(或温升)、传热温差、传热热阻随传热功率的变化特性.分析了充液率和管径对热管传热性能的影响.结果表明:冷热段均温、传热温差随传热功率的增加而增大,传热热阻随传热功率的增加而减小;小传热功率时,传热热阻对传热功率、管内径和充液率的变化较为敏感;减小充液率,增大管内径,增加传热功率可明显降低热管的传热热阻;较高传热功率时,充液率、管内径和传热功率对传热热阻的影响较小,影响传热热阻的主要因素是冷却热阻,可通过增加管外径或改善冷却条件来降低传热热阻,提高传热性能.     

凝固换热器凝固换热特性模拟分析

采集凝固热热泵系统为寒冷地区地表水等热能资源的开发利用提供了新思路,其关键设备凝固换热器的换热性能直接关系到热泵系统的供热运行效率.在介绍凝固换热器及其冬季换热工况的基础上,通过定义凝固当量换热系数比等量纲一参数,采用准稳态近似与拟合等方法,对紊流状况地表水凝固换热特性进行了模拟分析,建立了刮冰周期内平均凝固当量换热系数比的统计数学模型.结果表明:入口水温与管壁温度越低、管径与Re越小、管长越大,瞬时凝固当量换热系数比越高,而凝固换热器的平均凝固当量换热系数比在1～4变化.     

低于临界通道弯数振荡热管的传热特性

文中通过管式铜-水闭合回路振荡热管的传热性能试验,分析了振荡热管稳定运行时充液率、倾斜角度以及加热水流量等因素对传热性能的影响,得出如下结论：最佳倾斜角度范围70°～90°;最佳充液范围50%～60%,随着加热水流量和倾斜角度的增大,最佳充液率呈上升趋势;振荡热管稳定运行时,绝热段各管管壁温度波动是有规律、周期性的。     

燕尾形轴向槽道热管的蒸发冷凝传热特性

建立了燕尾形轴向槽道热管蒸发和冷凝薄液膜传热特性理论模型,并对模型进行了数值求解.对蒸发薄液膜区液膜厚度、接触面温度和热流密度分布进行了分析,给出了汽液接触面蒸发/冷凝传热系数沿轴向的变化.研究表明:在蒸发薄液膜区域,薄液膜厚度沿槽壁方向呈线性增加;汽液接触面的温度在起点几乎和壁面温度相同,随着薄液膜厚度的增加而迅速降低;在薄液膜的起始段,热流密度快速达到最大值,随即迅速减小.蒸发段的蒸发传热系数大于冷凝段的冷凝传热系数,蒸发/冷凝传热系数在整个绝热段并不都为零.同时,通过实验验证了模型的正确性.