用Lattice Boltzmann方法模拟1/4圆腔内的定常层流运动

分析格子Boltzmann方法中二阶精度的曲线边界处理方法.应用格子Boltzmann方法及其边界处理方法模拟1/4圆腔内的定常层流运动,引入流线图和等涡线图分析流场随Re数的变化.并且发现当Re数在10~100区间内变化时,随着Re数的增大,顺时针旋转流场的涡心位置偏离x轴的角度逐渐减小,而逆时针旋转流场的涡心位置偏离x轴的角度却越来越大.     

微圆管内流动凝结换热的实验研究

本文对水平微圆管内凝结两相流流型进行了可视化观察,对流动和换热特性进行了实验研究。实验中只观察到 三种流型:柱塞状流、环状流和毛细泡状流。柱塞状流在质量小流量时才出现,流量较大时,流型以环状流和毛细泡状流 为主。实验的Nu数在某一Re数下具有最大值,而流动凝结的压降随Re数的增大单调增大。     

运动流体强化传热的实现条件

从流体力学的基本方程和基本定态解出发,通过Boussinesqu假定及线性稳定性分析方法导出广义的奥尔-索末菲方程,使用有限差分方法对方程进行数值求解,得到低雷诺数下库特流失稳、实现Benard对流强化传热的临界瑞利数Rac。计算结果表明:库特流Benard失稳所需的临界瑞利数Rac随雷诺数Re的增大而减小,并且存在参考雷诺数Rer,当Re大于Rer时,Rac随Re变化很慢,此时,增大Re不能明显降低Rac,流体的传热量也不会随Re的增大而增加。     

垂直U形管内气液两相流诱导振动模拟

采用ADINA数值方法研究了垂直U形管内气液两相流诱导振动的位移响应和脉动激振力特性,然后考察了雷诺数Re和体积含气率β对激振力的影响规律。结果表明:气液两相内流诱导振动以面内振动为主,表现为两相流诱发激振力的主频与管结构某阶固有频率相近时的共振现象;激振力的脉动特性表现为低β时的窄频带随机波动和高β时的周期性波动;固定β时,激振力的均方根值F~(RMS)随Re的增大而增大,增大速率逐渐增加;同一Re下,F~(RMS)先随β的增大而增加,在β=55%左右时达到最大,之后逐渐降低,最大值出现在泡状流向搅拌流的转变过渡区。     

气液两相流中旋涡诱发方柱和正三角柱振动时的脉动升力研究

垂直上升矩形截面管内的气液两相流横向冲刷水平布置的柱体时,一定条件下会在柱体后部产生旋涡交替脱落现象,使柱体在与来流垂直的方向上受到脉动升力的作用。本文以截面分别是方形、正三角形的柱体为例,研究了这种带锐缘的柱体在气液两相流中受到的脉动升力,得出了涡街的Strouhal数和柱体的脉动升力系数C'L随Re数和来流含气率。的变化情况。实验结果表明：在本文的实验范围内,方形柱体和正三角柱体的Strouhal数不随Re数变化,而在一定的含气率范围内,随着含气率的增大而增大;C'L也不随Re数而变化,而随着来流含气率的增大相减小而后很快增大。     

水平方管层流混合对流的三维数值模拟

本文建立了水平矩形通道三维层流混合对流的数学模型,提出了壁面导热与流动耦合的简化计算方法,采用SIMPLER算法对其流动和换热过程进行了数值模拟.计算结果表明由于浮升力的作用使水平通道内出现二次流现象,加热面的上下顶端周向导热热流密度存在极大值,下底面的局部Nusselt数最大,上底面最小.混合对流:平均Nusselt数随 Re和Gr*的增大而增大;但当Re较大时,平均Nusselt数随Gr*变化而近似不变.     

2D拟流线型翅片强化通道内换热数值模拟

对一种拟流线型场协同式翅片周期性强化换热通道进行了数值模拟研究.考察了Re数范围为100～700时,通道不同高度及折流翅片距通道壁面不同距离时的换热特性.计算结果表明,速度场和温度梯度场的协同度对对流换热起着重要作用,而折流翅片的存在有效地改善了速度场和温度梯度场的协同性.翅片与壁面之间距离的增大及通道高度的减小均不利于换热强化.在相同泵功的评判准则下,强化效果随Re数的增大而愈加显著.     

微通道内单柱绕流特性的实验研究

基于显微粒子成像测速(Micro-PIV)技术,对微通道内单柱绕流特性展开实验研究,分析了 10Re350范围内不同高度流层的速度场、涡量场及旋涡特性。结果表明:微尺度绕流现象相比宏观尺度存在滞后,首次出现旋涡的第一临界Re约为10。随着Re的增大,尾流区长度不断增加,旋涡尺度逐渐增大,旋涡中心位置向下游延伸。涡量强度随Re的增加而提高,涡量向下游扩散能力增强,高涡量区变窄。不同高度流层的速度场与涡量场存在差别,体现出三维效应。     

入口段协同式翅片强化单相对流换热数值模拟

对二维平行平板通道入口段内设置协同式折流翅片的层流换热和流动特性进行了数值模拟。研究了翅片倾角以及通道长高比L／H对换热和阻力特性的影响。研究的Re数范围为100-1000。在翅片倾角β=0°-21.8°范围内, 通道内平均Nu数随翅片倾角β的增大而单调增大,随通道长度增大而单调减小。如果从相同泵功下强化效果来评价, 则是小倾角翅片较优,并且随Re数增大强化效果减弱。另外,分析表明,场的协同确实与换热率密切相关。     

U型通道内部流动与换热的数值研究

应用数值方法研究了燃气轮机叶片内部U型通道内流动与顶部换热特性.采用SST k-ω模型,分析了U型通道内光滑和带凹坑顶部结构以及不同Re数和旋转数对U型通道内部流动和顶部换热的影响。结果表明:在静止条件下,带凹坑结构的通道顶部Nu数较高,并且随着凹坑深度的增加,通道顶部换热能力增强;并且凹坑结构对通道压降的影响较小。随雷诺数增大,凹坑对通道顶部换热增强的幅度降低。在旋转状态下,随着旋转数的增加,通道顶部换热能力增强,但通道压降增大。     

基于拉格朗日跟踪法的波纹流道流体特性研究

采用正交实验方法考察了具有不同结构参数的三维周期波纹流道中的流体性能,并采用Webb评价方法对其进行性能评价。比较了不同波纹宽度的波纹流道的阻力因子e_f、传热因子e_Nu和能效因子η的值,结果表明三者都随Re的增大而增大,波纹宽度最小时能效因子η最大。流体在波纹流道中垂直于主流方向的横截面上产生二次流,随着Re增大,二次流增强,阻力增大,温度边界层减薄,温度等值线分布变得不均匀,传热增强。采用拉格朗日粒子跟踪技术分析了不同Re下,流体粒子在波纹流道内的运动轨迹,绘制了不同周期出口流体粒子的庞加莱截面图,结果表明流体粒子在波纹流道中被反复拉伸和折叠,增加了流体粒子的接触面积,提高混合效率,强化了传热。     

水平轴风力机动态来流条件下翼型气动特性的数值分析

动态来流条件下,水平轴风力机的功率输出可增加30%～50%.本文通过量纲分析,确定影响水平轴风力机翼型动态来流条件下气动特性的主要参数为特征频率fr和雷诺数Re.运用CFD方法对NREL S825翼型在不同fr数和Re数条件下,进行了气动特性的对比.结果表明在动态来流条件下,低Re数对翼型特性影响较小,而fr数是影响翼型性能的关键.     

封闭小通道内液态碱金属热驱动换热实验研究

本文选用钠钾合金工质来研究封闭循环小通道内液态碱金属的热驱动换热性能.主要研究了热驱动现象产生的条件,冷热端壁面温度分布特性及浮力数Bu、旋转雷诺数Reω对热驱动换热强度的影响.研究发现,热驱动现象出现在旋转莱利数Raω大于等于6.88x 106时;在研究参数范围内,换热增强因子随Reω和Bu增加,都呈线性增大趋势,实验验证了二者是影响热驱动换热的主要因素.     

高超临界雷诺数区间内二维圆柱绕流的实测研究

实测强风工况下高度167 m的徐州彭城电厂冷却塔的表面风荷载,并归纳历史上其他研究人员给出的实测结果,以丰富高超临界雷诺数(Re)区间二维圆柱绕流的试验成果.在低湍流度均匀流场和高湍流度大气边界层流场中分别开展4种风速8类粗糙度条件下的冷却塔刚性模型测压风洞试验,通过对比低雷诺数(Re=2.1×10~5—4.19×10~5)条件下的风洞试验结果和高雷诺数(Re=5.4×10~7—1×10~8)条件下的现场实测结果研究各种静动态绕流特征随雷诺数的变化规律,重点考察雷诺数无关现象的产生条件.研究结果表明,对于物表相对粗糙度在0.01以上的圆柱绕流,雷诺数不相关现象存在于很宽的雷诺数范围(2×10~5Re1×10~8)内;增大来流湍流度亦能引起的雷诺数无关现象,但此时该现象可能仅存在于一个较窄的低雷诺数范围内.     

被动控制下双圆柱静止绕流与流致振动研究

采用非稳态RANS方法结合Spalart-Allmaras湍流模型,对高雷诺数下被动控制的串列双圆柱静止绕流和流致振动进行数值计算。详细分析柱体受力、流致振动特性及尾流旋涡形态,结果表明双圆柱静止时,上游圆柱St随Re增加而增大,下游圆柱St先增大后减少,在Re=60000时达到最大值;双圆柱产生流致振动时,上下游圆柱的振幅率变化曲线出现三个不同分支,包括涡致振动初始分支、涡致振动上部分支和驰振分支,圆柱驰振时的最大振幅达到了2.8D。     

螺旋折流板换热器流动与换热特性的试验分析

对螺旋折流板换热器的流动及换热特性进行了试验研究与分析.结果表明,当保持螺旋周期为定值时,在相同流量下和相同壳径下,螺旋折流板换热器的壳侧压降随螺旋角增大而减小,且远低于弓形折流板的管壳式换热器;壳径减 小时,压降增加明显.相同Re下,螺旋折流板换热器的壳侧换热系数低于弓形折流板,在螺旋角为40°时达到最大值.相同流量下,螺旋折流板管壳式换热器单位压降和单位泵功下的换热系数均高于弓形折流板管壳式换热器.     

表面张力对疏水微结构表面减阻的影响

通过构造具有棋盘状微结构的疏水表面,考虑表面张力的影响,利用定常与非定常结合的数值模拟方法,研究了疏水表面在湍流状态下的减阻特性以及微结构内气体封存的效果,其中Re=3000—30000.在低雷诺数下,疏水表面微结构内气体封存状态良好,减阻率最高约为30%;随着雷诺数的增大,压差阻力增大,减阻率有下降趋势.当来流速度过大时,水会大量进入微结构,疏水表面的减阻率变化剧烈,且已经不再减阻.结果表明,表面张力削弱了壁面切应力的影响,使得低雷诺数下微结构内气体能够有效封存,进而减小壁面阻力.     

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。     

油基钻屑螺纹推进式换热器流动传热特性

对油基钻屑在螺纹推进式换热器内的流动换热过程进行了数值模拟,研究了螺杆转速、油基钻屑雷诺数Re和螺纹截面形状对流动换热的影响.结果表明:随着螺杆转速增加,传热系数、油基钻屑出口温度均增大;同时发现,当雷诺数Re＜250时,壳侧Nusselt数随雷诺数Re增大而迅速增大,此后雷诺数对Nusselt数影响较小;Nussel...     

荧光光谱法研究Eu~(3+)在拟薄水铝石纳米胶粒表面的吸附

拟薄水铝石作为前驱体,加入胶溶剂HNO3调节pH 2.0得到胶粒大小～60 nm的稳定胶体.将Eu(NO3)2溶液加入拟薄水铝石胶体,Eu3+在静电引力作用下在拟薄水铝石胶粒表面发生化学吸附.荧光光谱检测结果表明,Eu3+592 nm发射峰强度I592随AlOOH:Eu(NO3)3物质的量之比RBoe/Re的增大而降低.由发射峰强度I592计算出Eu3+在拟薄水铝石胶粒表面吸附率R随RBoe/Re增大而增大,当RBoe/Re=4时,吸附率可达53.0%.Eu3+在拟薄水铝石胶粒表面的吸附密度D也随RBoe/Re的增大呈上升趋势,且吸附曲线随RBoe/Re0分为初始阶段、平缓阶段和饱和阶段.