半椭圆管水平降膜液膜厚度图像数字化处理研究

在不同喷淋量Q、管间距S、布液高度H下对半椭圆管水平降膜液膜厚度变化进行研究,同时与圆管、椭圆管的液膜厚度进行了对比,运用图像数字化处理得到降膜过程的气液界面线以及半椭圆管液膜厚度随管壁周向角变化情况。结果表明:对于相同截面周长的圆管、椭圆管和半椭圆管,在相同工况下,半椭圆管的平均液膜厚度最小;随着喷淋量的增加,液膜厚度先增加后变小;随着布液高度的增加,液膜厚度逐渐变薄;随着管间距增加,液膜厚度逐渐变薄;截面周长为79.8 mm、长短轴比为2.1的半椭圆管在喷淋量Q为0.14 L/min、布液高度H为15 mm、管间距S小于20 mm,液膜厚度稳定,有利于充分换热。     

基于欧拉壁面液膜模型的管内蒸汽冷凝流动和液膜特性的数值模拟研究

采用ANSYS FLUENT软件建立了基于欧拉壁面液膜模型的光滑管内蒸汽冷凝流动过程的三维数学模型。模拟管长为500 mm,内径为38 mm。模拟工况为入口蒸汽饱和温度分别为70℃,总传热温差为5℃和7℃,入口蒸汽速度为14²0 m/s。模拟结果表明,液膜厚度在管道底部随着流动距离的增加而增加,液膜厚度在管顶部先增大后趋于稳定,更大的蒸汽入口速度产生更高的液膜厚度。液膜流动速度在管道底部随着流动距离的增加而增加,液膜流动速度在管顶部先增大后缓慢降低,更大的蒸汽入口速度产生更高的液膜流动速度。     

三维倾斜平板液氧降膜润湿数值模拟研究

建立三维倾斜平板降膜模型,利用VOF两相流模型计算了液氧降膜的润湿情况,研究了工质物性、倾斜角、液膜入口高度对润湿面积的影响。结果表明:Weber数(We)相同时,液氧和水的润湿比均随Kapitza数(Ka)增大而减小;相同Ka下,液氧和水的润湿比均随We增大而增大,而液氧润湿比一直小于水润湿比,两者的差值也随We增大而增大。拟合得到液氧在液膜入口高度0.4 mm、接触角70°时的界面润湿比经验关联式,拟合值和模拟值相对误差≤±20%;在We=0.76时,液氧的润湿比随倾斜角增大而减小,但降低速率随Ka增大而减小;在倾斜角为90°时,易出现液膜脱离壁面的现象;当We固定时,液氧的润湿比随液膜入口高度增大而增大。     

水平管降膜蒸发器管外液体流动数值模拟

水平管外液体成膜厚度是反映管外液体流动情况的重要参数之一.本文用数值模拟的方法,通过计算不同条件下的液膜厚度来研究冷态情况下水平管降膜蒸发器管外液体流动的影响凶素.计算结果表明:液体的初始流速和管间距对蒸发器底部蒸发管管外液体的流动影响比较明显,要增大整个降膜蒸发器中成柱状流的管排范围,需同时考虑流速及管间距的影响,且二者的变化对成柱状流的管排数的影响趋势相反.     

环形布膜式垂直管内制冷剂R113降膜流动特性研究

为研发高效余热蒸发制冷装置,采用RNG k-ε模型和VOF模型数值研究环形布膜式垂直管内制冷剂R113流动分布和不同喷淋密度对液膜分布和液膜厚度的影响。研究结果表明:在基本工况下,R113液膜流动沿管长方向呈现从平稳到波动的变化过程,出现平稳段、波动段和震荡段三种不同流动形态;管壁表面的液膜厚度随喷淋密度的减小而减小,在喷淋密度减小到一定值时,圆管壁面出现局部"干斑"现象。     

波纹管内R113降膜流动特性的结构影响研究

为设计适用于有机工质余热发电降膜蒸发装置,采用FLUENT VOF法建立了气-液两相逆流流动CFD模型,对氟利昂(R113)波纹管内气液两相逆流降膜进行数值模拟,研究了管长、波峰、波间距对波纹管内降膜流动的影响。研究结果表明:在一定喷淋密度下,液膜稳定性随波纹管长的增大而降低,液膜的波动性随波纹管长的增大而增强,当管长小于某个值时,液膜沿壁面均匀分布,存在最佳管长;波间距越大,液膜波动越强,增加波间距能够增加液膜稳定性;波峰越大,液膜沿管长方向的变化越剧烈,减小波动幅度可以增加液膜均匀性。     

凹槽基底上含不溶性活性剂液膜的流动特性

针对凹槽基底上含不溶性活性剂液膜的流动过程,采用润滑理论建立液膜厚度和浓度演化模型,通过数值模拟得到液膜的流动特性及相关参数的影响规律.研究表明:含不溶性活性剂液膜在凹槽基底上流动时,重力和活性剂浓度梯度引起的Marangoni力对液膜的流动起促进作用,表面活性剂通过引起表层液体流动进而牵引内部液体运动,但其作用力相对重力较弱,重力起主导作用;与基底尺寸有关的粘性力则起阻碍作用;提高邦德数G和减小毛细力数C具有减弱液膜变形的作用;增大凹槽高度或减小凹槽斜度,均使Marangoni力增加,促使液膜变形加大.     

非能动安全壳降膜流动与蒸发过程数值模拟

核电安全日益受到关注,非能动系统具有很高的安全性。本文基于PCCS(Passive Containment Cooling System-PCCS)实际结构,在FLUENT平台,选用VOF多相流湍流模型及蒸发模块对降膜流动与蒸发冷却过程进行数值模拟。数值结果表明:1)伴随水膜向下发展,蒸汽逐渐产生,热量随逆流空气移出安全壳;2)随着液膜蒸发冷却过程的推进,温度逐渐降低,后期冷却主要依靠对流换热,蒸发冷却能力逐渐削弱;3)液膜入口流量对水膜厚度影响较大,水膜随流量增大而增厚。     

连续凹槽基底对含非溶性活性剂薄液膜流动特性的影响

针对连续凹槽基底上含非溶性活性剂液膜的流动过程, 采用润滑理论建立了液膜厚度和活性剂浓度演化模型, 利用PDECOL程序数值模拟得到了液膜流动的动力学特征及基底结构参数的影响. 研究表明: 活性剂液膜流经连续凹槽时, 负向台阶处形成凹陷, 正向台阶处形成隆起, 且随时间逐渐增大; 与平整基底相比, 连续凹槽下的活性剂液膜铺展速度加快; 基底凹槽的高度增加或斜度减小可加速液膜破断的可能性; 增大凹槽宽度可促进液膜流动; 减小斜度会使液膜进入第一凹槽前形成隆起特征; 重力在液膜的爬坡和下坡过程中具有相反的作用, 但均使得流动稳定性变差; 分子间作用力形成的结合压可加速液膜流动, 进而引发去湿润现象, 分离压则与之相反. 关键词： 活性剂液膜 非平整基底 铺展 分子间作用力     

低温开架式气化器表面结冰数值模拟

针对开架式气化器(ORV)建立4组不同海水液膜厚度下的换热管模型,基于Realizable k-ε及SolidificationMelting模型进行流固耦合传热计算,分析不同海水液膜厚度以及不同海水入口流速对换热管外海水结冰的影响。海水入口流速在0.5m/s~1m/s范围内变化时,海水入口流速越小,液膜厚度越薄,换热管外海水越易结冰;当液膜厚度为1mm、海水入口流速为0.5m/s时,结冰长度达到454mm。可见,换热管外海水结冰受液膜厚度与海水入口流速影响很大。海水从上往下流动过程中,换热管外海水结冰率逐渐增大,冰层逐渐增厚,且结冰重点区域位于换热管翅片缝隙及换热管连接处。因此在ORV实际运行中,为防止换热管结冰,应合理布置海水分布装置,并对换热管外翅片夹角、形状及换热管连接结构进行优化设计,以增强ORV传热效果。     

双液滴撞击平面液膜的流动与传热特性

采用耦合的水平集-体积分数法(CLSVOF)对双液滴连续撞击恒定壁温壁面上的热液膜的流动和换热特性进行了数值模拟及分析,得到了双液滴撞击热液膜后形态演变的过程.分析了液滴垂直间距、撞击速度、液膜厚度以及液滴直径对双液滴撞击液膜后的流动与传热特性的影响,结果显示,壁面平均热流密度随液滴撞击速度的增大而增大,液滴垂直间距、液膜厚度和液滴直径对平均热流密度的影响较小,但会对热流密度在撞击区域和交界区的分布产生重要影响.     

高雷诺数下降液膜流动换热分析

本文分析了降液膜高雷诺数区域换热系数随液膜长度变化趋势,引出临界长度的概念。在较高雷诺数的湍流区,回流区的存在以及表面波的影响能有效地减少局部薄膜厚度并增加对流换热,流速的增加进一步强化换热,增加降膜整体传热系数。在高雷诺数区域,厚度形成的热阻超过回流的增强作用,而使换热削弱。液膜小于临界长度L换热系数随长度增长而增加,大于L换热系数随液膜增长而减小。     

顶部浸没管口气泡生成特性实验与数值模拟

利用高速摄像机获得顶部浸没方式下管口处气泡膨胀脱离过程,对比分析了管径、气体流量和管口浸没深度对气泡脱离直径和膨胀脱离时间的影响规律;运用三维流体体积(VOF)模型,模拟研究了气泡膨胀脱离过程中气泡膨胀脱离时间、脱离直径和气泡形态的变化规律,分析了气液湍动能和流场速度的分布变化规律。经过对比,实验结果与模拟结果一致。研究结果发现,气泡膨胀脱离时间随管径的增大而增加;随液体密度的增加而减小;随气体流量增大而降低,但降低速率逐渐减小.气泡脱离直径随气体流量的增加而增加且存在气泡脱离形态变化点;随管口浸没深度和液体密度的增加呈现下降趋势。气泡长短轴比随液体密度增大而增大,而随膨胀脱离时间的增加呈现降低趋势.     

基于MRT-LB伪势模型的液滴撞击液膜数值研究

运用改进的格子玻尔兹曼（LB）伪势多松弛多相模型,研究单/双液滴撞击液膜的流动特性.考察单液滴在不同气液相密度比时撞击液膜的发展.随着密度比的减小,冠状水花顶端开始向内弯曲,且底部半径显著减小.在大密度比情况下研究双液滴撞击液膜.结果表明：双液滴撞击液膜有中心射流的形成;液滴水平间距的增大,延缓中心射流的出现,并降低初始中心射流的高度;随Re数的增加,中心射流的高度明显增大.     

水平管外降膜流动液膜厚度的测量及分析

应用双极电导探针技术对水平管外无传热时的降膜流动的液膜厚度分布及其变化特性进行了实验研究.试验段水平管管径为φ25.4mm,长为300mm,液膜流量范围为Q=50~250L.h-1,水平管之间的垂直管间距分别为25mm,32mm,40mm.测量了不同流量、管间距变化条件下的液膜厚度分布,重点分析了流址变化、管间距变化、...     

矩形微通道的宽高比对流动特性的影响研究

在横截面积不变、入口流速相等的条件下,通过数值模拟的方法,分析了在不同宽高比时矩形微通道内流体流动特性的变化规律。结果表明,矩形微通道的入口段长度随水力直径的减小先增加,再急剧降低,而后逐渐减小,而且水力直径越小,中心线流速缓慢增加至主流速度的长度越长;此外,矩形微通道的沿程阻力系数与水力直径的1. 04次方成反比例关系,而泊肃叶数Po与水力直径的2. 4次方成正比,且最大值为95. 19.     

R134a在水平管外降膜蒸发的实验研究

实验研究了不同热流密度不同液膜流量下,R134a在垂直布置的七根水平强化管外的降膜蒸发传热特性。结果表明:相同热流密度下在液膜流量较小阶段,管外传热系数随着液膜流量增加而明显增加;随着液膜流量的进一步增大,管1~3的管外传热系数保持不变,管4~7的管外传热系数先增大后减小。同时发现,液膜流量为0.159 kg·m~(-1)·s~(-1)时,随着热流密度的增大所有管的传热性能先增大后减小,并且转折点出现在较小的热流密度下;液膜流量为0.29 kg·m~(-1)·s~(-1)时,管1性能一直增强,管2~4的传热系数随热流密度增大先增大后减小,管5~7的传热系数一直减小,并且管1~4转折点出现在较大热流密度下。     

过冷降膜在红外隐身中的应用研究

提出了利用过冷降膜技术对军事目标进行红外隐身的新构想。建立了层流过冷降膜的流动与传热模型,得出了层流降膜自由表面温度分布的解析表达式,分析了影响液膜自由表面温度的各种因素,计算了过冷降膜对军事目标的红外抑制效果。结果表明:过冷降膜是一种简单有效的红外抑制技术,增大液膜流动的Re数和降低液膜入口温度均可增强对特定目标的红外隐身效果,该技术在军事目标的红外隐身方面应用前景广阔。     

冷却倾斜板熔体处理过程边界层分布及流动传热的理论研究

针对倾斜板熔体处理晶粒细化与半固态成形原理,研究了倾斜板熔体处理过程边界层分布,建立了熔体传热和冷却速率的计算模型.计算结果表明,随着斜板倾角和熔体初始流动速度的增大,熔体在倾斜板上从层流向紊流的转变时间减少;温度边界层厚度随着熔体初始流动速度的增加而减小,斜板倾角对温度边界层厚度的影响较小;温度边界层厚度和速度边界层厚度都随熔体流动距离的增加而增大,在层流区,温度边界层厚度远大于速度边界层厚度,而在紊流区,温度边界层厚度与速度边界层厚度重合;倾斜板上熔体冷却速率与熔体厚度成反比,初始流速小于1m/s时,熔体的冷却速率沿着倾斜板长度方向逐渐增大,初始流速为1m/s时,熔体的冷却速率沿倾斜板长度方向基本不变,当初始流速大于1m/s时,熔体冷却速率沿倾斜板长度方向逐渐减小;倾斜板上熔体冷却速率在100—1000 K/s之间,属于亚快速凝固范畴.     

异形管束降膜流动流型及波长的分布规律

采用可视化方法对水的降膜流动过程进行了实验研究,考察了两异形管(蛋形管和滴形管)管间流型及其转变、降膜波长随Re数和管型的分布规律,并与圆管进行了对比分析。实验结果表明:各管的管间流型均随Re数的增大依次呈现滴状流、滴柱状流、柱状流、柱片状流和片状流;相较于圆管,两异形管的各流型更易在较低的Re数下获得,且流型较稳定。随着Re数增加和管间距S的降低,降膜波长呈减小趋势。两异形管的降膜波长较圆管的低,且蛋形管的流型转变Re数最低。