SiO_2纳米流体射流冲击泡沫金属强化传热数值模拟

射流冲击拥有强化传热作用,被广泛应用在各个科技领域,而泡沫金属与纳米流体对强化传热起到有利作用。为分析SiO_2纳米流体射流冲击泡沫金属强化传热作用,在计算流体力学(CFD)基础上,通过数值模拟方法对影响传热的一些因素进行分析,通过改变雷诺数(Re)、纳米流体体积分数(ψ)、泡沫金属孔隙率(φ)和高度(H)来分析不同影响因素对表面传热系数的影响。     

具有微小针肋阵列靶板表面冲击传热性能研究

本文对具有微小针肋阵列的粗糙靶板表面冲击传热性能进行了稳态实验和数值模拟研究,并与平板冲击传热进行了比较分析。射流雷诺数范围是15000～30000,冲击间距比分别为1.5、3和5。通过稳态实验获得了总体平均冲击传热性能和压力损失,数值计算采用k-ωSST湍流模型分析了冲击传热系统中的流场和传热特性。结果表明:微小针肋结构明显提高了冲击冷却系统总换热量,而压力损失增幅很小;相比于平板冲击传热,冲击间距比为1.5的微小针肋靶板冲击传热量提升幅度最大。数值计算还发现,微小针肋阵列弱化了端壁传热,冲击间距比为1.5、3和5时,微小针肋靶板端壁努塞尔数分别为平板的56.3%、53.0%和46.8%。     

层流与湍流等离子体冲击射流特性比较

本文采用数值模拟方法,对层流与湍流氩等离子体射流在空气环境中冲击平板时的流动与传热特性进行了对比研究.结果表明,在平板和射流进口间的距离较大时,平板的存在只对其附近的射流参数分布有较大影响,层流等离子体冲击射流的温度与轴向速度的轴向梯度明显小于湍流等离子体冲击射流情形;由于在平板表面形成的径向壁面射流对引射的附加贡献,层流和湍流等离子体冲击射流对环境空气的引射量明显增加.     

射流冲击泡沫金属强化电子器件冷却的实验研究

实验研究射流冲击泡沫金属的强化传热在电子器件冷却中的作用,分析热流密度、传热面与喷射气流温度差、喷射速度和喷嘴距泡沫金属上表面的高度等因素对传热特性的影响。在泡沫金属材质为铜,孔隙率为0.96,喷嘴宽度为0.5cm的情况下,喷嘴距泡沫金属上表面高度越低和喷射速度越大,泡沫金属的传热效果越明显,冷却效果越显著,并对实验数据,进行最小二乘法拟合,得到相应的拟合方程式。该文的分析结果,可为射流冲击泡沫金属强化传热技术的应用提供一定指导和借鉴。     

高超声速可压缩流中粗糙壁热流研究

用计算流体力学（CFD）数值模拟和理论方法对高超声速可压缩湍流中粗糙壁面热增量进行研究. 着重考虑粗糙单元密度和粗糙单元形状对粗糙表面热流的影响. 结果表明： ①粗糙单元密度变化时, CFD数值方法计算所得的粗糙单元等效热流随着粗糙单元密度的降低而增加, 理论方法预测结果的规律随方法不同而不同;②在相同粗糙单元密度和高度时,如果粗糙单元形状改变,CFD计算结果也随之发生改变. 理论预测方法所得结果不发生变化.     

仿生射流孔形状减阻性能数值模拟及实验研究

针对横流中的侧向射流能够减小仿生射流表面摩擦阻力问题, 建立仿生射流表面模型, 利用SST k-ω湍模型对不同射流孔形状的仿生射流表面模型进行数值模拟, 并对数值模拟结果进行了实验验证. 结果表明: 当射流孔的流向长度和展向长度不变时, 3号模型的折线形射流孔减阻效果最好; 将折线形射流孔简化为圆弧形, 当r=3–5 mm时, 减阻率随着射流速度的增大而增大, 当r=4 mm时减阻效果最好, 最大减阻率为9.51%. 减阻原因: 通过射流孔向横向主流场中注入射流流体, 改变了射流表面附近边界层的流场结构, 使得边界层黏性底层厚度增加, 垂直于射流表面的法向速度梯度减小, 从而减小了壁面剪应力; 低速的射流流体被封锁在边界层内, 降低了高速流体对壁面的扫掠, 达到了减阻目的.     

狭窄通道具有针肋的表面冲击冷却实验研究

本文通过热敏液晶瞬态测量技术对狭窄空间内的光滑靶板和带有针肋扰流的表面冲击冷却展开了实验研究,射流Reynolds数范围15000~30000。实验获得了冲击靶板表面高精度的局部Nusselt数分布,通过分析获得了如下结论:1)两种靶板上的横向平均Nusselt数比Nu/(Re~(0.8)Pr~(1/3))变化趋势均几乎不随Re数变化;2)带有针肋的表面冲击冷却其端壁平均传热性能比光滑靶板高约7.0%,压力损失最大提高约17.9%;3)带有针肋的表面冲击靶板上传热驻点的分布与光滑靶板几乎一致,针肋的存在不影响横流导致的射流偏移作用;4)由于针肋显著地增加了冲击冷却系统中的换热面积,因此针肋表面的射流冲击总体传热性能会比光滑表面射流冲击显著提高。     

纳米流体射流冲击冷却技术的实验研究

将高传热性能的Cu-水纳米流体作为换热工质引入射流冲击冷却技术,设计并搭建了射流冲击冷却系统,测试了该系统的换热性能和系统压降,研究了纳米粒子体积份额、入口射流速度以及射流冲击高度对系统换热性能的影响。实验结果表明,在液体中添加纳米粒子、增加射流速度、选取合适的射流冲击高度可以有效提高射流冲击冷却效果,且少量纳米粒子的加入并未引起系统压降的明显变化。     

磁性液体对射流冲击传热的强化

本文对磁液应用于射流冲击传热的影响进行了实验研究。采用变压器油和煤油基磁液ＣＩ－２０Ｂ作为工质,把 １３×５ ｍｍ的康铜金属膜作为加热面和传热面,进行自由表面液体窄缝射流冲击,使用的喷嘴窄缝宽度为 ２５０微米,射流速度变化范围 ５．７ ｍ／ｓ～８．５ ｍ／ｓ。分别对附加磁液前后的射流传热实验结果进行比较,表明磁液的使用对射流冲击传热具有一定的强化。     

Janus颗粒撞击气泡的行为特征

为更好地在相变传热中应用双亲性Janus颗粒,用铜球制备了亲水-超疏水Janus颗粒,其粒径为1.0 mm,气泡直径为3.0 mm.研究了不同高度下带小气泡的Janus颗粒撞击气泡的行为特征.结果表明:Janus颗粒不同润湿性表面撞击气泡时的行为特征存在明显差异,当超疏水侧接触气泡时,会沿着气泡表面无旋转地滑到气泡底部;当亲水侧接触气泡时,会先沿着气泡表面滑行一段距离,随后发生旋转,对气泡造成强烈扰动;而亲水-超疏水分界面接触气泡时,颗粒会在接触的瞬间开始旋转.当Janus颗粒具有一定的高度撞击气泡时,一般以亲水面首先与气泡接触,随高度的增加, Janus颗粒拉扯气泡变形的程度增加.基于受力分析发现:Janus颗粒发生旋转的主要原因是不同润湿性表面所受毛细力作用点和方向的不同,相应地产生旋转力矩.