等温竖平板通道自然对流端部效应的实验研究

一、引言 平行平板通道自然对流换热的数值求解常采用二维假设,用干涉法测量通道内气流温度场也是在二维场的前提下进行.然而,工程实际中所遇到的通道自然对流问题总会有端部效应存在.目前,可以说明二维假设的适用范围的实验结果很少.sparrow曾用质交换的方法研究了通道自然对流换热,并得出如下结论:如果(b/h)Ra大于10,则通道两端封闭与否对总换热量无多大影响,系统可看作是二维的.本文着重讨论端部效应对通道自然对流速度场的影响,试验研究了端部效应的强弱与通道几何尺寸和平板与环境的温差的相互关系.     

三角通道对流换热的数值分析与实验研究

本文对等腰三角形通道内气体的流动与换热问题进行了实验研究和数值分析计算,测量了顶角为30°和60°角的四种通道的气体速度,温度和壁温分布,获得了三角形通道的阻力系数和换热系数,研究了边壁厚度和强化换热粗糙元对换热的影响.为了把有限的实验资料推广到其它三角形通道,对任意顶角的等腰三角通道内的湍流换热问题作了数值计算,计算中考虑了边壁导热影响和壁面粗糙元影响,计算结果和实验结果吻合良好. 三角形通道在航空发动机叶片的冷却,化工设备和换热器的生产设计中都有很重要的应用。在文献报告中有关三角通道对流换热的研究主要是对小顶角等腰三角通道和等边三角形两种情况而做的,因此对三角形通道对流换热问题作进一步的研究是很有意义的.     

竖通道自然对流变物性影响和热阻力

引言 肋片换热器、太阳能集热器的优化设计,核反应堆的安全问题,以及微电子设备的散热问题对竖通道自然对流的换热研究提出了迫切的要求.自Elenbass提出竖通道自然对流问题以来,很多人作了有关的理论和实验研究工作.在前人工作中,一般都引入Boussinesq近似,即认为除浮力项外,密度、粘性等物性参数都为常数.在其它自然对流问题中,最多是按某参考温度给定物性以近似变物性影响.然而,对于不同的问题(单板、圆     

竖平板通道自然对流速度场的测量

一、引言 近年来,随着超大规模集成电路的发展和应用,使得电子设备的冷却问题越来越突出,竖板通道的自然对流换热的研究进一步得到了人们的重视.然而,尽管有许多学者对该问题进行了数值计算与实验研究,由于自然对流的速度小,流场对外界的干扰很敏感,再加上通道几何条件的限制,文献中很少见到通道内速度场的测量结果.现有的许多关     

航天器密封舱微重力对流换热的数值分析

本文以某航天器密封舱热控设计为背景，对其密封舱空间对流换热问题进行了三维流动与传热数值模拟。考虑到空间微重力等一些特殊因素等影响，着重分析模拟了密封舱压力变化、地面自然对流和空间微重力以及风扇设计状态等变化因素对密封舱对流换热影响关系。分析表明，风扇对流强化换热效果明显，可以忽略地面自然对流影响，而且使舱内空气温度均匀。     

不同磁致纵向涡形式对空气对流换热的影响

为揭示不同磁致纵向涡对通道内空气对流换热的影响规律,分别就两极和四极钕铁硼永磁体作用下的矩形通道内的对流换热进行了数值模拟。模拟以通道入口段的流动和换热为对象,得到了不同Re和不同壁温下的流场和温度场, 对流换热的Nu和阻力系数,以及场协同数Fc。结果表明,不同纵向涡形式下的流场和温度场的协同性不同,具有八纵向涡形式的对流换热的协同性优于四纵向涡形式,强化效果也优于四纵向涡。     

小尺度沟槽表面和近距离布置光面构成通道中传热特性数值研究

针对IGBT的冷却问题,通过三维数值模拟方法对一种微槽结构散热器内部的换热特性进行了研究。由于IGBT所需散热面积较大,常规微米级尺度的微槽通道在满足换热要求的同时往往需要消耗较大的泵功率,据此提出一种小尺度沟槽表面通道结构,以水为冷却剂对通道内充分发展层流流动换热特性进行了数值研究,并与平表面通道内换热特性进行对比。结果表明:新型微槽表面通道可有效增强对流换热效果,且对流换热系数随着雷诺数的增大而增大。     

微通道中液氮单相流动和换热实验研究

对直径为0.531,0.834,1.042和1.931 mm的圆形微通道内液氮的单相流动和传热进行了实验研究.在10,000～90,000的高雷诺数范围内,测量了流动摩擦系数、局部和平均对流换热系数.结果表明,流动摩擦系数随微通道壁面粗糙度的增加而变大.微通道中局部对流换热系数受到液氮导热系数变化的影响沿管程逐渐下降约12.5%.传统的Gnielinski换热关联式经过流动摩擦系数的修正后与实验换热系数符合较好.     

具有隔板的平行通道内空气混合对流换热数值模拟

本文以锅炉干排渣装置为背景,对抽象的理论模型具有隔板的平行通道内空气混合对流换热进行了数值模拟.数值计算表明,在Re＞1000时应采用非稳态数学模型进行数值模拟;在Re＞500时,自然对流机制对流动和换热的影响基本可以忽略.数值计算给出了不同Re时的进出口无量纲压差、局部的Nux和平均Nu以及流线图.这些结果可为深入研究干排渣装置中流动和换热特性提供参考.     

竖直通道内双水平圆管自然对流的数值模拟

采用非稳态的层流模型对竖直通道内竖直布置的两根水平圆管的自然对流换热进行了数值模拟研究。分析了管间距对圆管自然对流流动和换热以及时间特性的影响。数值模拟结果表明:随着管间距S的增大,上下管之间的流动增强,上管换热的增强幅度较下管明显,Ra越大,上管的换热增强越明显。在Ra=10~8时,上下管的换热并不随着S的变化而呈现单调的变化。不同参数下,上下管的换热呈现出稳态、准周期振荡、周期振荡和混沌的时间特性。所得结果可为管束式换热器的传热计算提供理论参考。     

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。     

最小煅耗优化在椭圆管换热中的应用

本文以(?)耗最小作为目标,以流动过程中的功率消耗一定作为约束条件,结合能量守恒方程和质量守恒方程得到了对流换热的优化场方程。通过数值计算,对优化场方程下的椭圆管对流换热问题进行了研究。结果表明,椭圆管优化速度场为多纵向涡结构,在这种优化场下换热能力增加的幅度远大于阻力增加的幅度,证明了以(?)耗最小作为目标的优化理论能够用于指导强化换热元件的设计。     

空温式翅片管气化器自然对流换热的数值模拟

建立了深冷空温式星形翅片管气化器的空气侧自然对流换热模型.利用fluent软件,采用SST k-ω湍流模型和SIMPLEC算法,对多组不同结构参数、不同内壁面温度的气化器空气侧自然对流换热进行了三维数值模拟.由数值模拟结果分析了气化器各结构尺寸大小与壁温对翅片管自然对流换热的影响,并拟合了气化器空气侧自然对流换热的Nu...     

矩形窄通道空气自然对流换热特性实验研究

以电加热的方式,对高为800mm,宽为60 mm,间隙分别为1.0 mm,1.8 mm和2.5 mm的竖直矩形流道内空气自然对流换热特性进行了实验研究,同时考察了在实验段出口是否有绝热烟囱对自然对流换热特性的影响。结果表明,在流道间隙为1.0 mm和1.8 mm的情况下,烟囱对自然对流换热特性的影响不明显。在间隙为2.5 mm时,烟囱的存在削弱了自然对流换热。同时所有实验数据可以按照有无烟囱的情况分别用统一的实验关联式进行拟合。     

水平和倾斜放置时非等温矩形肋片通道自然对流散热研究

本文采用Mach-Zehnder干涉技术研究了自然对流冷却条件下水平和倾斜放置时非等温矩形肋片通道的流动和换热。定量测定了沿肋片高度方向局部换热系数的变化规律,建立了无因次准则关系式,揭示了肋宽及通道放置位置对换热的强烈影响。在倾斜放置时,通道上、下两个肋片的换热能力相差很大,下肋的换热能力可达上肋的1.33—2.33倍。在小于30°范围内,倾斜放置的平均换热性能略优于水平放置;在30°—90°范围内,倾斜放置的换热性能显著低于水平放置;当90°时,其换热性能仅为水平放置时的35％。     

对流换热中的准(火积)耗散函数

通过分析对流换热过程中微元控制体内的(火积)流动平衡,得到类似于热传导过程中(火积)耗散函数表达形式的对流换热准(火积)耗散函数,表明对流换热过程中的(火积)耗散由热传导和对流形成的耗散共同构成。并通过分析对流换热过程的特点,对准(火积)耗散函数中对流项的影响进行了修正,使用圆管内热充分发展流动与无限宽平行通道内的对流换热过程检验,控制体内准(火积)耗散函数的计算结果与边界(火积)流的结果一致,表明文中提出的准(火积)耗散函数是可靠的。     

液氮减压制冷系统中干式过冷器换热特性分析

本文针对干式过冷器换热特性问题,选择合适的经验关系式对过冷器性能进行预测,探究了管径对换热性能的影响规律,并对杜瓦内过冷液氮的自然对流换热进行数值仿真分析,进而研究了变工况下制冷系统工作特性.结果 表明,管径减小时管内沸腾换热系数显著增大而管外自然对流换热系数增长幅度较小,过冷器的主要热阻在管外自然对流侧,杜瓦内过冷液...     

3ω法研究微尺度下铂丝自然对流换热

建立了测量微细丝表面空气自然对流换热系数3ω法模型。利用3ω法测量了直径为10.6μm水平和垂直方向铂丝表面室温下的空气换热系数。水平和垂直铂丝产生的三次谐波比较接近,结果说明,微尺度下空气的自然对流换热以导热为主,自然对流作用可以忽略。基于3ω线法原理,引入形状因子并提出了微尺度下铂丝表面换热系数的理论计算模型。空气自然对流换热系数远大于大尺度下的值,主要原因是铂丝的面积体积比值大。     

非保守力与自然对流

为研究自然对流流动和换热的实质,对重力场中自然对流的驱动力进行了进一步分析,提出了自然对流产生的充分必要条件。以二维封闭方腔内空气自然对流为对象,分别对三种不同的自然对流形式进行了数值模拟。结果表明:只要流体所受体积力为非保守力,即可产生自然对流。这为自然对流的控制提供了一定的理论依据。     

变物性参数对微通道内纳米流体强制对流换热的影响

对二维微通道内Al_2O_3-水纳米流体的强制对流换热进行了数值研究。主要研究纳米流体的变热物性参数、纳米粒子体积分数φ和Re数对纳米流体强制对流换热的影响。研究表明:在Re数和纳米颗粒体积分数φ一定时,变热物性参数纳米流体比定热物性参数纳米流体在微通道内的强制对流换热强。在Re数一定时,随着纳米粒子体积分数φ的增加,纳米流体换热性能增强。在纳米粒子体积分数φ一定时,随着Re数的增加,纳米流体的换热能力也随之增加。