潜热型热功能流体强化换热分析

本文建立了分析带有相变微胶囊的潜热型热功能流体的流动和换热过程数理模型,应用有限差分法和移动热源法进行联合求解。计算结果表明,相变微胶囊的加入:较好地提高了流体的换热性能。获得了相变颗粒大小和体积分数对强化换热影响等结果。计算结果对该类流体的设计和应用提供了理论依据。     

格子Boltzmann方法模拟填充纳米流体三角形腔内的自然对流

采用格子Boltzmann方法研究填充水-氧化铝纳米流体的等腰直角三角形腔体中的自然对流.讨论瑞利数、颗粒体积分数、热源位置等因素对对流换热的影响,以及不同纳米流体模型对模拟结果的影响.结果表明:在低瑞利数下,随着热源在左壁面向上移动,换热效率逐渐增加.而在高瑞利数(Ra=106)时,观察到相反的现象;采用单相纳米流体...     

移动热源热传导的非准稳态分析(Ⅱ)

本文采用热源法,分析了移动点热源引起的热传导问题,导出了常功率移动点热源在无限大区域中的非准稳态温度响应的分析解;利用Duhamel定理,将常功率热源下的解推广到变功率热源情形,扩展了解的应用范围。     

带内热源多孔介质中的受迫对流换热

本文利用扩展型达西流动方程,采用考虑相际传热的能量方程,通过对体平均化原始变量方程的无量纲分析,用Ｒｅｐ,Ｈ／ｄｐ和ｋｓ／ｋｆ三个无量纲参数分析了通道内具有内热源多孔介质固定床的冷却过程,讨论内热源对骨架与流体热平衡的影响,对数值计算的结果进行了对比分析．     

含内热源多孔介质–自由流通道内非达西强制对流

基于多孔介质局部非热平衡模型,对考虑内热源条件下的多孔介质–自由流耦合通道内非达西对流换热特性进行研究。多孔介质区内流体运动方程采用Darcy-Brinkman-Forchheimer模型,利用有限差分法获得通道内各区域流体运动速度、流固相温度分布及努塞尔数,并进一步分析了相关参数对流体流动传热的影响。结果表明：在文中研究参数下,惯性参数F_f对通道内各区域流体速度及温度分布的影响仅在达西数Da大于10^-3时需要考虑;增加F_f或降低固相内热源W_s绝对值会使流固两相温差减小,且改变固相内热源换热方向会使多孔介质区内流固相发生温度分岔现象;固相内热源对通道换热效果影响较大且更为复杂,不同惯性参数F_f下,考虑W_s时可能会使Nu出现奇异点。     

变物性条件下基于(火积)理论的圆柱体热源构形研究

建立了导热基座上的三维圆柱体热源层流散热模型,考虑空气的变热物性,研究了热源半径、强度和位置以及热源和基座的热导率对当量热阻和最大热阻的影响。结果表明:当给定热源强度和热导率时,存在一个临界半径使得当量热阻和最大热阻取最大值;当量热阻和最大热阻均随热源位置从入口处向出口处移动而增加。当给定热源半径和位置时,提高热源和基座的热导率,当量热阻和最大热阻均减小;热源强度不影响当量热阻和最大热阻随半径的变化趋势。     

断续带状移动热源温度场的积分解

在J.C.Jaeger和Des．Ruisseaux移动热源模型基础上，应用移动热源法及热源迭加原理求解出断续带状移动热源在半无限大物体上运动产生的三维非稳态温度场积分解通式。从而为分析诸如断续磨削等工程实际热问题提供了理论计算方法。     

有内热源多孔介质通道中对流换热的研究—精确解

采用Darcy-Brinkman方程描述完全填充多孔介质平行平板通道内流动,分别利用局部非热平衡和局部热平衡模型,得出了温度分布和努塞尔数Nu的表达式。分别讨论了内热源、达西数Da、固相有效导热系数与流体有效导热系数之比κ和毕渥数Bi对无因次温度分布的影响,将两种模型计算得到的努塞尔数进行对比。结果表明,对于特定的参数,壁面处会出现热流分歧现象。达西数很小时,流体内部热源对无因次温度分布几乎无影响。存在内热源时,局部热平衡模型不再适用。     

剪切力驱动下混合对流问题的介观模拟

本文采用能量守恒耗散粒子动力学(eDPD)方法研究了内含椭圆热源的封闭方腔内的对流换热问题。提出一种处理曲面边界和移动边界的新方法,模拟了剪切力驱动的混合对流换热问题以及椭圆热源被迫旋转引起的混合对流换热问题,分析了剪切力方向、理查森数Ri和椭圆被迫旋转对混合对流换热特性的影响,并且得到了不同条件下的流线图和等温线图。研究结果表明,横向剪切时Ri数对方腔内的传热影响并不显著而纵向剪切时Ri对方腔内的流动与传热的影响非常明显;椭圆热源被迫旋转给流场带来扰动,使等温线发生扭曲,但是整个流场的结构没有发生根本性的改变。     

硅油和丙三醇水溶液动态湿润特性实验研究

本文应用Wilhelmy吊片法,进行了牛顿流体(硅油、丙三醇水合溶液)的动态湿润实验。测量了流体的黏度、表面张力和动态湿润过程中动态接触角随接触线移动速度的变化关系,获得了一批高精度的实验数据。根据三类常用理论模型对实验数据进行了拟合,分析了接触线局部区域微观物理机制对动态湿润持性的影响,本文还研究了流体黏度、表面张力和浸润固体的表面能等宏观物理参数对动态湿润的影响,探讨了影响牛顿流体动态湿润过程的关键因素。     

纳米流体介质导热机理初探

纳米流体导热行为具有许多奇异的特性，结合纳米流体的特点和微尺度传热学原理，研究了 热流在纳米颗粒内波动式及非限域的热传导特性、纳米颗粒在悬浮液内的布朗运动、颗粒- 液体界面上液膜层原子的有规则排列、以及纳米颗粒的团簇形成及移动等四方面因素对纳米 流体导热系数的影响. 关键词： 纳米流体 导热     

Jet Impingement Cooling of a Hot Moving Steel Plate: An Experimental Study

In the current study, a hot moving steel plate of 6 mm thickness with an initial temperature of 900°C has been considered for jet impingement cooling. The experiment has been designed with the help of Design of Expert software to optimize the process parameters based on the highest cooling rate. The various subsurface transient temperature histories have been measured during the cooling process. The surface heat flux and surface temperature were calculated with the help of a commercial inverse heat transfer solver called INTEMP. The experimental result has been presented in terms of cooling rate and critical heat flux.     

基于拟沸腾理论的超临界CO2管内传热恶化量纲分析

超临界流体广泛应用于工程技术领域,其流动传热特性对工程设计具有重要意义,但是,由于超临界流体的物理微观和宏观行为的机理尚不清晰,所以其异常的流动传热特性并未得到很好的解决.普遍认为超临界流体在分子尺度上可分为类气和类液两种不同的特性,直到最近通过实验在宏观上监测到超临界水类液和类气之间的转变,且这一过程与拟沸腾理论一致,使得问题逐渐变得清晰.本文基于拟沸腾理论对超临界CO2异常流动传热行为进行了研究,在假设类液和类气转换过程不均匀的情况下,从经典的量纲分析和亚临界过冷沸腾理论模型出发,提出了一个适用于超临界流体拟沸腾换热过程的分析方法.通过引入表征类气膜生长速度与流体主流平均流速之比π=(qw·ρ1)/(G·Δi·ρg)和表征近壁区类气膜温度梯度π13=(qw·βpc·di)/λg两个无量纲数,来表征拟沸腾如何导致传热恶化,解释了超临界CO2竖直向上加热流动过程中的异常换热特性,即较大的类气膜生长速度使近壁区快速聚集了较多的高温流体,而较大的类气膜温度梯度使类气膜覆盖在壁面.当核心的冷类液不能充分润湿热壁面时,传热恶化.新无量纲数较好的诠释了超临界流体拟沸腾诱导传热恶化机制,为超临界拟沸腾传热研究提供了理论依据.     

地热换热器的传热分析

本文综述了作者近年来在地热换热器传热模型方面的研究:提出了分析竖直埋管地热换热器钻孔内的传热过程的准三维模型,考虑流体工质在深度方向上的温度分布,给出钻孔内热阻的解析表达式;求得有限长线热源在半无限大介质中的瞬态温度响应解析解;导得了有渗流时无限大介质中线热源温度响应的解析解。以上工作改进和深化了国际上现有的地热换热器传热模型,并已应用于工程设计和模拟。     

航天器变速热泵回路的技术优势分析

在保证航天器废热排放量的基础上,通过计算对比分析了固定转速热泵回路热控系统和变速热泵回路热控系统的耗电量,结果证明后者比前者节能20％左右。综合分析还表明:变速热泵可以实现软启动,对航天器上的电网无冲击,对其它用电设备无干扰;可以实现快速制冷和供热;控温精度高,回舱流体温度波动小;可靠性高,寿命长;脉动噪声小;可以实现无级调速,具有热负荷调节范围宽等技术优势。变速热泵技术已经发展成熟,具备了在航天器上应用的条件。     

强激光干扰下运动目标热损伤效应的有限元研究

为对空中飞行目标实施合理有效的强激光干扰,需要综合考虑采用的干扰方式、干扰效果以及考虑光斑偏移对干扰效果的影响。以热传导理论为基础,建立了激光辐照下移动目标温度场模型,采用伽辽金法建立了有限元分析模型,采用了等效比热容的方法处理材料的相变过程;并以Ansys软件为仿真平台,对目标在高斯分布的强激光作用下的温度场和热应力进行了综合仿真分析。结果表明,光斑与目标辐照区域的相对偏移对目标表面温度影响较大,对目标纵深破坏效应相对较小,应力变化主要发生在激光辐照区域,应力最大处也会随热源的移动而变化。     

Prediction of heat transfer of nanofluid on critical heat flux based on fractal geometry

Analytical expressions for nucleate pool boiling heat transfer of nanofluid in the critical heat flux (CHF) region are derived taking into account the effect of nanoparticles moving in liquid based on the fractal geometry theory. The proposed fractal model for the CHF of nanofluid is explicitly related to the average diameter of the nanoparticles, the volumetric nanoparticle concentration, the thermal conductivity of nanoparticles, the fractal dimension of nanoparticles, the fractal dimension of active cavities on the heated surfaces, the temperature, and the properties of the fluid. It is found that the CHF of nanofluid decreases with the increase of the average diameter of nanoparticles. Each parameter of the proposed formulas on CHF has a clear physical meaning. The model predictions are compared with the existing experimental data, and a good agreement between the model predictions and experimental data is found. The validity of the present model is thus verified. The proposed fractal model can reveal the mechanism of heat transfer in nanofluid.     

A new method for the estimation of high temperature radiant heat emittance by means of aero-acoustic levitation

A new method for the experimental estimation of radiant heat emittance at high temperatures has been developed which involves aero-acoustic levitation of samples, laser heating and contactless temperature measurement. Radiant heat emittance values are determined from the time dependent development of the sample temperature which requires analysis of both the radiant and convective heat transfer towards the surroundings by means of fluid dynamics calculations. First results for the emittance of a corundum sample obtained with this method are presented in this article and found in good agreement with literature values.     

强流电子束引出窗风冷数值模拟

 研究了1.2 MW大功率电子加速器引出窗钛膜受力状况,确定其工作温度必须控制在150 ℃以内。此温度下,热传导和热辐射的散热作用可以忽略,强迫风冷是唯一的散热途径。用流体模拟计算软件分析了钛膜冷却效果与出口风速和距离之间的关系,分析回流区的存在及其影响,并对引出窗结构做了初步优化。模拟了附加隔离窗形成的封闭空间对引出窗风冷的影响,模拟结果为：提出的非均布扫描方式可以将引出窗输出能力提升76%。