微细管内气体流动特性实验研究及影响因素分析

实验研究了直径范围50-200 μm微细光滑圆管及粗糙管内气体阻力特性。结果表明所研究光滑微细管内阻力特性与常规管基本符合,从层流到素流的转捩Re也未明显提前,而粗糙管阻力要远大于理论值。由于尺度效应,一些非常规因素对微尺度流动将产生明显影响。综合前人研究结果,对影响微尺度阻力特性研究结果的相关因素进行了探讨。     

微尺度气体流动特性实验研究

现有关于微尺度下气体流动特性的文献结果差异很大,甚至互相矛盾.文中提出入口效应以及充分发展段的流动特性与常规尺度的差异可能是影响微尺度下气体流动特性的关键因素.搭建了单相气体流动特性实验研究系统,针对这一影响因素对气体流动特性的影响规律进行了系统分析,证实了上述结论,发现微尺度下充分发展段流体的摩擦阻力明显小于常规理论预测值.针对微尺度下气体流动特性进行了系统分析.     

微细光滑圆管内气体流动阻力特性的实验研究

本文采用内径为84．7μm及144．4μm的玻璃圆管作为实验管，对微细管内气体流动的阻力特性进行了实验研究．结果表明，层流状态下，微细圆管内气体流动的摩擦系数大于不可压、充分发展管内流动的数值．其物理机制为：微细圆管内气体流动的可压缩性导致速度抛面偏高抛物线分布，使得壁面处的速度梯度增加，摩擦阻力增大．     

R410A与R22在水平微翅管内流动沸腾传热特性研究

建立了水平管流动沸腾试验台,采用恒热流加热方法,对 R410A 在水平微翅管内流动沸腾特性进行了实验研究,分析了影响 R410A 在水平微翅管内换热系数的因素,考察了工质质量流量、热流密度、质量干度以及微翅管的几何参数对工质的流动沸腾换热性能的影响关系.通过对比 R410A 与 R22 的实验数据,分析比较二者的换热系数,结果表明R410A 与 R22 相差不大,R22 比 R410A 的换热系数大约高 7.5%.     

微管道气体流动的蒙特卡洛直接模拟

采用蒙特卡洛直接模拟(DSMC)方法,数值模拟了微管道中压力驱动的气体流动,结果表明固壁边界存在速度滑移,稀薄气体效应明显;整个流场温度变化很小,流动马赫数很小,密度、压力流向变化非常大而横向几乎不变;可压缩性导致压力随流向的非线性分布,但这种效应随Knudsen数增大而减弱.     

煤浆管内流动特性及传热过程的研究

本文报道了煤粉重量浓度为0—69％,温度为14—120℃3范围内,由大庆重油、水与平顶山煤粉配制成的各种油煤浆及水煤浆的流变特性及其变化规律的研究结果。对运动、能量方程采用数值求解,得到了圆管内沿轴向不同截面上的温度和速度分布,计算了阻力系数及恒壁温加热时对油煤浆的放热系数,计算结果与165组流阻及408组传热实验数据进行了对比。     

垂直上升管内液体横掠流动传热特性研究

本文对单相水和单相油横掠流动时的平均换热特性进行了实验研究,对试验的结果进行了分析和讨论,并对实验数据进行关联,得到了垂直上升管内单相水和单相油横掠流动时的换热准则关系式。结果表明,狭窄空间条件下的液体横掠柱体时的流动换热对液相Re数的依赖,较大空间条件下的流动换热相比明显减小,并对单相水和单相油横掠流动时的换热性能进行了比较。     

微细圆管内气体流动阻力特性的进一步研究

本文采用短管重现长管中流动状态的方法,实验测量了内径为84．7μm的微细管内气体流动的沿程压力分布。结果表明,当管内气体具有较大的马赫数时,其沿程压力偏离直线分布而下降较快;在层流状态下,与大尺度不可压流动相比,微细管内气体流动具有较大的平均范宁摩擦系数Cf;管径的测试误差为沿程压力测量误差的主要来源。     

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.     

小通道扁管内纳米流体流动与传热特性

建立了测量小通道扁管内纳米流体流动与对流换热性能的实验系统,测量了不同粒子体积份额的水-Cu纳米 流体的管内对流换热系数和摩擦阻力系数,实验结果表明,在相同雷诺数条件下,小通道扁管内纳米流体的对流换热系数 大于纯液体,且随粒子的体积份额的增加而增大,而纳米流体的阻力系数并未明显增大。     

气体在微圆管内层流换热的壁面效应的研究

微通道内流体流动与换热规律不同于常规尺度，这可归因于“贴壁层”流体分子与壁面相互作用的影响．当通道尺度小到与分子自由程可比时，贴壁层影响就不能忽略，贴壁层内流体的输运性质将不同于贴壁层以外流体的输运性质.在已求得贴壁层内气体粘度变化的基础上也同样可求得贴壁层内气体导热系数的变化．以此为基础，求解了微圆管内气体完全发展的层流换热。     

微圆管进口区气体流动与换热特性研究

对微圆管进口区运用一阶速度滑移和温度跳跃边界,考察了Kn、动量调和及热调和系数对流动与换热特性的影响机理和规律.模拟结果表明:流动进口段长度随Kn增加而增加,但随动量调和系数减小而减小;热进口段长度随Kn增加而增加,但随动量调和系数及热调和系数减小而减小;Nu数随Kn增加及热调和系数减小而减小,但随动量调和系数减小而增加.     

微圆管内液体流动与换热特性的实验研究

以去离子水作为工质,在当量直径300-1570μm的微圆管(1cr18Ni9Ti)内进行层流流动与换热特性的实验研究。实验结果表明当壁面粗糙度超过1％时摩擦系数随着壁面相对粗糙度的增加而增加。在给定外壁面热流密度的条件下,当雷诺数小于100时,管壁轴向导热对换热特性的影响随着壁厚与内径比的增加而增大;当雷诺数大于100时,轴向导热的影响随着雷诺数的增加逐渐减弱,充分发展区的Nu数接近常规值4．36。     

热可压缩流体的流动和传热

本文把由温度引起密度变化的运动流体称为热可压流，并由无因次加热数来度量其压缩程度。它有别于气体动力学中以马赫数度量压缩性的由速度（因而压力）变化导致密度变化的可压缩流。列举和讨论了热可压流流动和传热的一些特征现象，它可望用于发展一些新的热控制技术。     

微通道内给定壁面热流的气体换热研究

本文利用实施给定热流边界条件的DSMC方法,对短通道内给定壁面热流边界条件下的气体换热情况进行了模拟.结果表明,壁面热流密度增大导致通道内压力分布非线性程度增加.随着热流密度的增大,截面速度分布趋于平缓,滑移速度增大.给定热流密度的通道壁面温度与气流截面平均温度的差值沿程增大,温度梯度沿程下降,气体稀薄性增大时,通道换热减弱.     

壁面轴向导热对微细管内对流换热的影响

本文通过数值解析的方法研究了考虑壁面轴向导热时微细管内的对流换热。结果表明,当管外为对流换热边界条件时,管内充分发展对流换热的Nu依然在3.66～4.36之间。但若忽略壁面轴向导热,采用一维热阻模型整理微细管内对流换热的实验数据将会导致错误的结论。     

仿螺旋肋片道流动换热特性的数值研究

运用数值计算的方法对仿螺旋肋片内冷通道内的流动特性和传热特性进行了研究,共建立五组模型,分析了入口冷气雷诺数和肋片排布方式对壁面换热和通道阻力特性的影响规律.研究结果表明:(1)随着肋片与主流方向的夹角α的增大,壁面换热增强,同时通道内平均阻力系数显著增大.(2)随着入口冷气雷诺数的增大,壁面平均努塞尔数Nu增大,平均阻力系数Eu减小.(3)改变肋片倾斜角β可使综合性能提高,且存在最佳值.在研究范围内,α=15°,β=15°时综合性能最好.     

厚翅片管内流体流动和传热的数值分析

本文应用Ｐａｔａｎｋａｒ等人［１］研究薄翅片管的湍流模型，对一种工业化的厚翅片管内的流体流动和传热进行了数值分析。计算范围包括了层流和湍流（Ｒｅ＝１０１～１０６），所得计算结果与较窄范围内实验所测的传热与阻力数据相当符合，本计算结果具有较大的推广价值。     

自然循环蒸汽发生器倒U型管内单相水流动及传热特性分析

本文以模拟压水反应堆一回路系统在自然循环条件下运行时的蒸汽发生器为对象,提出了分析蒸汽发生器并联倒U型管内单相水的流动及传热流特性的数学模型及相应的数值计算方法,计算结果表明,在一定的回路系统自然循环流动条件下,并联倒U型管内会同时发生正流和倒流。并发现,蒸汽发生器倒U型管内的倒流对一回路系统的自然循环流量有重要影响。     

燃气轮机涡轮叶片冷却通道内的流动与传热研究

本文用实验方法研究了冷却气流在放入一倍模型涡轮叶片内通道的压力分布、冷热态阻力及局部换热系数分布。