流体在内置螺旋转子换热管内的流动分析

讨论了节能换热管内不可压缩黏性流体的流动与内置螺旋叶片转子的转动的初边值问题,建立了描述流体的流场和刚体转动耦合的数学模型;并利用旋转坐标变换处理了流体与转子之间的边界随时间变化的问题,通过构造压缩映射和利用能量方法,证明了换热管横截面上流体速度场及转子转动角速度的唯一可解性,为进一步的数值计算提供理论依据和算法指导。     

内置转子换热管强化传热性能研究

概述了转子组合式强化传热装置的强化传热和自清洁原理，实验研究了阶梯对螺旋叶片转子强化传热性能的影响。实验结果表明，在相同的雷诺数条件下，内置阶梯型螺旋叶片转子换热管的努塞尔数及阻力系数较无阶梯的螺旋叶片转子分别高出了7.8%~13.1%和24.1%~33.8%，同时性能评价因子（PEC）明显高于无阶梯的螺旋叶片转子，从而验证了阶梯可明显提高螺旋叶片转子强化传热的综合性能。     

内置螺旋叶片转子换热管内二维稳定流动分析

讨论了内置螺旋叶片转子换热管内不可压缩黏性流体的流动及传热问题,建立了描述其流动的数学模型,给出了换热管横截面上定常流动的解的存在唯一性。     

内置转子圆管管内沸腾强化传热数值模拟研究

利用Fluent软件中欧拉多相流模型下的Rensselaer Polytechnic Institute(RPI)沸腾模型对内置单元组合转子换热管和光管在过冷沸腾工况下的传热过程进行数值模拟,得到换热管内汽相分布、速度场、努赛尔数以及进出口压降等参数,并通过综合评价因子(PEC)对内置转子换热管的综合传热性能进行评价。结果表明：加装了组合转子后,管内流体由单一的轴向运动变为复杂的螺旋运动;在入口流速0.1～0.5 m/s的模拟范围内,随着入口流速的减小,内置螺旋三叶片转子换热管的汽相体积分数比光管提高2.7%～25.8%,努塞尔数提高了约8.1%～10.79%;在不同入口流速下螺旋三叶片转子和低流阻转子的PEC值均大于1,内置低流阻转子换热管的汽相体积分数比光管提高1.13%～13%,努塞尔数提高约3.6%～8%。螺旋三叶片转子和低流阻转子均具有强化传热效果,且螺旋三叶片转子的强化传热效果要优于低流阻转子。     

内置螺旋转子管式光生物反应器的流动特性数值模拟

提出了在管式光生物反应器（T-PBR）内置螺旋转子以优化其性能的方法。采用两相流模型模拟其流动特性,对内置两叶片螺旋转子、内置低流阻螺旋转子与无内置螺旋转子在旋流数、液相体积传质系数、截面速度云图、液体速度分量及气体速度分量等方面进行模拟比较。结果表明,内置螺旋转子可以增强管内旋流流动,提升气液两相间的传质效率,改善T-PBR的混合性能。最后比较了不同导程两叶片螺旋转子对T-PBR混合-传质性能的影响。     

螺纹管管内流动与传热的数值模拟

采用数值模拟的方法对螺纹管管内的流动与换热情况进行了研究.针对不同槽深螺纹管在不同雷诺数下内部的速度矢量场进行了对比分析,详细研究了螺纹对管内两种流动方式及其对流动和换热的影响.研究结果表明,随着槽深e的增加,旋流不断加强,减薄边界层,涡流引起的扰动也逐渐增强,并加强了管内流体径向混合,因而强化了螺纹管的换热能力.但是当槽深e继续增加到一定程度时,旋流的增强主要集中于对换热影响较小的中心区域,而对换热影响较大的壁面附近的变化很小,这时旋流对换热的强化影响很小;此时涡流核心区又会逐渐形成死流,从而弱化换热,并且随着槽深e的增大,死流区逐渐扩大.     

单头螺旋槽纹管管内流动和换热的数值模拟

根据对单头螺旋槽纹管内流动和换热的实验研究,将单头螺旋槽纹管内的三维流动简化为二维轴对称流动;采用SIMPLE算法;对螺旋槽纹管内流动和换热进行数值模拟,紊流模型采用k-ε模型,并对模拟计算数据和实验数据进行对比,结果表明,平均努塞尔数Nu和平均摩数f与实验结果基本吻合,所开发的程序为新型高效螺旋槽纹管的开发研制提供了新的途径。     

旋转喷射泵转子腔内液体的流动规律

利用Pro/E软件对XP300-3型旋喷泵进行建模,利用Fluent 6.1对整个内部流场进行数值模拟.模拟结果表明,腔体内流体的速度随半径增大而增大,腔内的流体随腔体做刚性运动,腔内流体的旋转角速度是腔体旋转角速度的0.95倍.根据转子腔内液体的运动规律和连续性定理,推导出计算集流管进口尺寸的公式,利用该公式设计的集流管与传统公式设计出的集流管进行模拟计算对比,前者性能更好.     

内置组合转子换热管强化传热性能评价

在传统的强化传热综合性能评价方法基础上,综合考虑内置转子后强化管流通面积、当量直径、流体流动路径以及整个换热系统的影响,基于相同泵功率条件提出了反映换热系统及换热器采用转子强化传热技术后性能改善的评价方法;同时,针对组合转子进行了相同泵功率条件下两种评价方法的对比研究,研究结果表明：本文提出的评价方法与传统评价方法随着雷诺数变化的趋势是一致的,并且两种方法计算出的组合转子综合性能评价因子均大于1,从而说明了组合转子能产生较好的强化换热综合性能。     

径向反应器流体流动行为研究

研究了径向反应器流体流动行为。从动量定理出发推导出动量恢复模型，测定了主流道动量恢复系数和分流、集流情况下的穿孔阻力系数，为主流道设计提供了依据。     

内置偏心螺旋扭带的管内层流流动特性

采用数值模拟方法,对层流状态下内置偏心螺旋扭带的管内流动特性进行了研究。结果表明:螺旋扭带的偏心放置改变了管内流场的对称结构,轴向速度极值出现在扭带与管壁最大环空间隙中间,径向速度和周向速度极值出现在扭带圆周范围内的扭带两侧;轴向和径向速度极值随着扭带偏心率的增大而提高,而周向速度极值随着扭带偏心率的增大而减小;流体在偏心螺旋扭带作用下会形成一个围绕其轴线同向旋转的强制涡,当螺旋扭带靠近管壁时,该强制涡又会带动其外围流体旋转流动,形成一个与强制涡旋向相反的诱导涡;管内压力降随扭带偏心率及扭率的增大而减小,随扭带宽度及雷诺数的增大而增大;螺旋扭带的偏心放置促进了流体的径向流动,降低了流动阻力,有利于边界层内流体的扰动和更新。     

微极流体在带有小锥度圆管管道内的流动

讨论了用微极流体表示的血液在带有小锥度的刚性圆细管内的流动问题。在Ｃｏｎｄｉｆｆ和Ｄａｈｌｅｒ边界条件下，导出了轴向速度、径向速度、微转动速度、流量和壁面剪应力的解析式，并作数值计算，分析了管子的锥度和微极参数等对上述有关量的影响。     

内置转子圆管内CaCO3污垢形成过程的数值模拟

从传热传质的角度建立了内置转子圆管内CaCO3污垢形成过程的数学模型,并进行了相应的数值模拟。计算结果表明,内置转子圆管内的温度场及浓度场都比光管均匀;同一截面处,内置转子后圆管的污垢沉积率和剥蚀率有所降低,光管热阻为内置转子圆管热阻的3～4倍;圆管的污垢沉积率、剥蚀率及热阻随入口浓度的增加而变大。     

环形内肋片圆管层流脉冲流动强化对流换热数值分析

为了解环形内肋片圆管中脉冲流动强化对流换热的机理,该文对这一现象进行了数值研究。数值计算结果表明:与具有相同Rem时的稳定流动相比,脉冲流动可使对流换热强化一倍以上,其强化效果与振荡频率、肋片高度和肋片间距有关;最佳量纲1振荡频率在400到1000之间,并随着Rem的增大而增加;对流换热强化的原因在于脉冲流动使由肋片引起的涡旋更加激烈,速度场和温度梯度场之间的协同性更好。     

磁流变液阻尼器-柔性转子系统的力学模型(Ⅱ):双盘悬臂转子

利用Langrange方程建立了磁流变液阻尼器—双盘悬臂柔性转子系统的运动微分方程，为转子系统动力特性的理论分析奠定基础。     

磁流变液阻尼器-柔性转子系统的力学模型(I):单盘悬臂转子

从Bingham模型出发，推导出用于转子振动控制的剪切式磁流变液阻尼器的阻尼力计算公式；利用Langrange方程建立了磁流变液阻尼器－单盘悬臂柔性转子系统的运动微分方程，为转子系统动力持性的理论分析奠定基础。     

基于计算流体动力学的S型风力机性能分析

以单位宽度功率为指标,采用标准k-ε湍流模型及SIMPLE算法,研究叶片高度对S型风力机性能的影响.从等过风面积和等直径2种工况出发,选取4个不同系列的高径比α,对风力机进行三维数值模拟.模拟结果与根据L-σ准则提出的从增加叶片高度来提高风力机单位宽度功率的可行方案吻合;同时得出,当α=6时,风力机性能最优.