铝电解槽内湍流流动与界面波动的数值模拟

建立了模拟铝电解槽内电解液和铝熔液湍流流及两层熔液界面波动的数学模型，利用交错网格上的一种基于ＳＩＭＰＬＥ算法的改形格式，计算了２８０ｋＡ电解槽内两层熔液的流动状况与界面形状。     

铝电解槽内电-磁-流场的耦合仿真方法及应用

基于电磁流体力学的基本理论,应用等效电阻网络法与有限元相结合计算铝电解槽电流场,标量电位法和双标量磁位法计算铝电解槽磁场,k-ε双方程模型计算电磁力驱动下的铝液流动,并与工业测试结果进行比较.对200 kA侧部四点进电的铝电解槽进行计算与测试,其结果吻合良好;水平磁场形成一个顺时针的漩涡,垂直磁场沿长轴和短轴呈反对分布;铝液流动呈现出沿长轴方向排列的4个漩涡.仿真磁场误差小于10.0%,流场误差不超过5.0%.     

大型预焙铝电解槽电、热场的有限元计算

采用加权余量的伽辽金法推导了铝电解槽电、热场计算的有限元方程.利用ANSYS有限元软件具有的多重单元、多重属性及其能耦合求解电、热场的特点,建立了铝电解槽阳极和熔体大面切片的有限元模型.在合适的边界条件的假定下,对160kA预焙槽的电、热场进行了仿真计算,分析了槽内的温度分布和电压、电流分布.结果表明:所建有限元模型的仿真结果与设计值吻合较好,证实了采用ANSYS软件优化铝电解槽设计和开发新型铝电解槽的可行性与准确性.     

铝电解槽磁场的三维数值计算

应用表面磁荷法对铝电解槽的磁场进行了三维计算,并将计算结果与实际测量结果进行了比较,建立了相应的计算软件,并用于铝电解槽有关设计研究.     

倾角不同波纹板片组合板式换热器流动换热分析

通过数值模拟,分析了倾角不同板片组合的板式换热器单流道模型换热和阻力的情况,并结合场协同理论进行分析。模拟结果表明:传热因子j、阻力因子f及面积质量因子j/f均随Re的增大而降低,其值均偏向于倾角较小的板片组合。协同角θ随着Re的增大先增大后基本不变,场协同数Fc随着Re的增大而下降,倾角较大组合的协同性要优于倾角较小的组合。j、f均随着上壁面倾角β_t的增大而增大,在下壁面倾角β_b≤60时变化趋势较大,βb60时,变化趋势降低。倾角不同的板片组合换热器的性能介于构成"热混合"的常规板片性能之间。     

基于梯度翅片换热器的热电发电系统性能研究

本文建立了热电发电系统(TEG)多物理场数值模型,并充分考虑换热器流体影响,综合研究了具有不同热侧换热器翅片结构的TEG系统性能。在雷诺数为1000~10000范围内,分析了流体沿程温度分布特征、泵功及热电发电模块的能量转换特性.所研究的三种翅片结构包括:全流道等高度直翅片(Fin-1)、下游强化梯度翅片(Fin-2)以及上游强化梯度翅片(Fin-3).研究表明,通道长高比及热电材料覆盖率一定,热电发电功率及转换效率随流量呈二次曲线变化关系,存在最匹配流量使得系统发电性能最佳。等高度直翅片对流量的变化敏感,随流量增大,则压损增大,导致系统净输出功率及发电效率无收益.而梯度翅片可以在更大范围内产生正收益;下游强化梯度翅片具有最佳的流体沿程温度均匀性,但沿程局部热阻却最大.综合考虑沿程局部热阻分布及泵功消耗,上游强化梯度翅片TEG系统净转换效率最高,因此局部热阻分布及泵功综合因素应为TEG内的换热器合理设计的关键。     

地上换热对岩土热响应测试的影响分析

建立了岩土热响应测试的三维数值分析模型,分析了不同情况下地上换热对岩土热响应测试结果的影响。结果表明;在相同条件下,埋管深度越小,地上换热引起岩土热响应测试结果的误差就越大;测试环境空气温度的波动会导致岩土热响应测试结果的波动;在实际工程应用中,可通过抑制载流体与地上环境之间一切形式的换热,来减少岩土热响应测试结果的误差。     

冰浆流动换热特性的综述及模拟分析

综述冰浆输送过程和在换热器中的流动换热特性研究现状。目前对冰浆流动特性研究主要是为了解决输送冷流体过程中的压降、摩阻系数等问题,输送途径主要是直管、弯管,可控因变量包括含冰率、管道直径、冰浆粘度、流速、Re数等参数。此外,还对冰浆在水平直管中流动情况进行了数值模拟,提出了最值冰浆浓度和第一临界速度、第二临界速度等参数,并推测冰浆流动换热应从三段进行考虑。冰浆在换热器中的流动换热过程与管道输送相比,通道结构更复杂导致阻力损失变大、换热增强、相变程度大,同时还要考虑固体颗粒与流体之间的耦合作用,因此目前的研究主要停留在实验阶段,在实验基础上进行半经验公式的推导。基础性理论研究主要涉及两相流动、颗粒力学和相变潜热三方面。此外,对未来研究方向提出几点建议,尤其是应从微观颗粒受力和晶体结构角度探讨冰浆的流动换热情况,脱离原有单相流体研究方式,冰浆颗粒流动至少分三段研究。     

基于BP网络和专家系统的铝电解槽分层故障诊断

针对铝电解槽故障种类繁多和不易诊断的问题,设计了基于BP网络和专家系统的分层故障诊断系统,包括前层分类和后层预报;通过对槽电阻信号的频谱分析,提取了故障特征信息,并对故障进行分类;建立了基于BP网络的前层分类器,用于诊断特征显著的故障;制定了故障诊断和控制规则,完善了专家系统的知识库,根据前层分类结果对余下故障进行诊断;通过制定规则,将前层分类和后层预报相结合,实现了故障诊断系统的整体设计;仿真结果及理论分析表明,该系统可有效预报单一及复合故障,提高故障诊断的准确率,保证铝电解槽工作状况的稳定。     

高效低阻强化换热技术的三场协同性探讨

在流场和温度场协同的基础上,分析了流场和压力场的协同配合关系.分析表明:在换热强化基本相同的情况下,增大速度和压力梯度间的夹角,可以改善速度场和压力场的协同性,从而减小压降的增大,实现较小压降下获得较高的换热性能.说明了高效低阻强化换热的技术在于温度场、速度场和压力场的较好协同.     

入口高度和热流对太阳能热烟囱系统内流动换热的影响

对从太阳能热烟囱系统抽象出的流动和换热模型进行了数值模拟.数值结果表明,随着底部加热热流密度的增加,系统内的空气流量增加;当集热棚高度变化时,流经系统的空气流量和系统出力存在最大值;在本文计算采用的几何和物理条件下,入口高度约为20 m时系统的空气流量取得最大值;系统内部的压力差随着集热棚高度的增加而减小.     

低温发电用翅片管换热器传热特性的数值模拟分析

为了深入研究低温余热发电系统用翅片管换热器的传热特性,文中建立了翅片管换热器计算模型,对工质R123在翅片管换热器内的传热性能进行数值模拟,比较管内工质R123在不同流速与温度时的换热特性,利用最小二乘法原理,对烟气侧和工质侧的换热关联式进行了拟合,得到了二者的换热准则方程,此外,利用实验方法对模拟结果进行验证。     

螺旋折流板换热器层流流动与换热的数值模拟

应用多孔介质和分布阻力模型对一螺旋折流板管壳式换热器的壳侧层流流动与换热进行了三维数值模拟,并与该换热器的实验研究结果进行了对比分析,符合程度良好.证明了该方法能有效地模拟螺旋折流板换热器的流动和换热特性.     

低温氦气在螺旋盘管换热器中对流换热的数值模拟

针对大型氦低温系统液氮槽中的螺旋盘管换热器,建立三维仿真模型,模拟研究等壁温条件下低温氦气在盘管内部预冷过程中流动速度、温度及密度分布,分析盘管内氦气径向速度分布及换热系数沿螺旋角的变化特性。通过改变低温氦气的质量流量,研究流量变化对换热系数以及换热器出口温度的影响。结果表明低温氦气在螺旋盘管内流动受离心力影响,管内密度,温度及速度分布沿径向存在梯度,湍流在螺旋角>90°后进入完全发展阶段。在0.003 4～0.005 kg/s范围内增大质量流量,Nu数增加,压降增大,出口温度几乎不变。     

铜铝复合管在空调蒸发器中应用的试验研究

主要针对铜铝复合管(CCA管)在空调蒸发器集气(液)管替代铜管应用进行了试验研究。从焊接工艺、弯曲性能和弯曲后抗压性能方面对9.52×0.7型号的铜铝复合管进行替代研究。结果表明:铜铝复合管焊接处的抗拉强度为114.1MP,延伸率为30%,可以满足产品要求。它具有良好的弯曲性能和弯曲抗压性能,经过不多于四次的弯曲试验,复合管集气管的极限压力为19MP,高于饱和制冷剂3倍工作压力。将铜铝复合管集气管的空调与原机在焓差实验室进行整机性能试验,结果表明:它们的制冷量相差10W,能效比基本不变,可以满足国家标准,对空调器的性能基本没有影响。同时在噪声实验室对整机进行噪声测试,测试结果显示,与原机型相比,在高中低三种风量状态下,噪声分别增加0.5/0.6/1 dB(A),满足原机型噪声标准。与铜管相比,在相同条件下,复合管集气(液)管可以降低成本29.2%。     

含化学热沉的气膜冷却流动与换热研究

为了进一步提高涡轮入口温度,提出一种新型气膜冷却方法~含化学热沉的气膜冷却方法。对于新方法来讲,化学热沉的存在会影响气膜孔下游的流场,从而影响主流与固体壁面的换热。建立简化理想化学热沉模型,采用标准k-ε湍流模型对该方法进行数值模拟,结果表明,化学热沉的存在降低了气膜孔出口下游不远处壁面附近的温度,同时增大了壁面处混合气膜与壁面之间的对流换热系数.     

波纹通道换热特性的三维数值研究和场协同分析

应用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)方法,对顺人字组合及软硬板组合波纹通道内三维稳态湍流流场进行了数值模拟,定量计算了不同流动速度和不同结构参数下波纹通道的传热因子j和摩擦系数f,得到了波纹通道换热与流动阻力随波纹夹角β及波纹密度λ/h的变化规律,进而对波纹通道进行了整体性能评价,并从场协同理论角度,分析了波纹通道强化换热的机理。     

翅片长度对纵向翅片扁管换热器换热性能的影响

纵向翅片扁管换热器是一种新型换热器。气体沿扁管轴向方向流动,与管内介质的流动路径平行,可强化传热,减少气侧阻力,不易积灰结垢,维护方便。利用数值模拟方法,以纵向翅片扁管换热器为研究对象,分析翅片长度对换热性能的影响,对换热器的翅片长度进行优化。研究表明,不同进口风速对应不同的有效纵向翅片长度。随着进口风速的增大,翅片的有效长度越大。     

炉内单排换热器管束周围声流特性的数值模拟

建立行波场诱导振荡流与单排换热器管束非线性相互作用产生的二阶声流数值计算模型,采用分离时间尺度的数值方法,对不同声频率f、声压级SPL、入射方向θ和纵向节距比L/d的单排换热器管束周围声流特性进行了数值计算.结果 表明,低频高强度声波可在换热器管束外形成强烈的声流运动,f=l0 Hz、SPL=139 dB的声波引起的最...     

回收湿焓的新风换气节能空调换热部件的两相流模拟

本文着眼于一种回收湿焓的新风换气节能空调,基于Volume of Fluid算法,建立其核心换热部件波纹板换热器板外两相流传热传质的计算模型,并利用该模型模拟分析了壁面热流密度、喷淋水入口温度、喷淋水量、气相进口速度及板间距等因素对板外传热性能的影响。结果表明:热流密度对壁面温度、两相界面温度的影响是线性的;壁面热流密度增大、冷却水喷淋密度减小、气相进口速度提高、板间距减小对传热传质效果具有强化作用。