螺旋扭曲椭圆管层流换热与流阻特性模拟分析

对螺旋扭曲椭圆管内的层流换热与流阻特性进行了理论分析和数值计算,给出了努谢尔数和阻力系数的准则关系式。表明螺旋扭曲椭圆管可较大程度地强化层流换热,其流阻增加较小,同功耗下的强化传热评判指标可达2～4。将螺旋扭曲椭圆管换热器应用于炼油装置中,节能效益显著。     

层流翼型三维边界层横流驻波精确测量方法研究

后掠机翼的层流控制对于气动减阻有着重要的意义,同时也是非常复杂的研究课题.而对横流驻波的研究是实现层流翼型的一个关健.为此,本文分析并研究了在低湍流度风洞中,采用热线风速仪(CTA)与表面升华法相结合研究由横流不稳定性产生的驻波及其对转捩影响的实验技术,阐述了该实验中架设热线测量系统与升华法表面喷涂的相关技术与细节.实...     

甲烷自热重整制氢的热力学和动力学分析

对甲烷自热重整进行了系统的热力学分析,并采用预混合层流模型结合甲烷氧化、蒸汽重整、干重整机理对反应过程进行了动力学分析。结果表明,甲烷自热重整的平衡产物及其浓度主要受温度、O₂/CH₄、H₂O/CH₄的影响;压力影响不是十分明显,主要影响达到平衡的速度。在715℃~730℃、压力0.7MPa~1.0MPa,控制O₂/CH₄在0.60~0.70、H₂O/CH₄在3.15~3.25,可以得到H₂>68%、CO<10%的产物气,积炭率接近于0。动力学分析表明,自热重整过程分为两个主要阶段进行,在起始阶段主要发生甲烷氧化反应,产物主要为H₂O和CO₂;第二阶段以甲烷蒸汽重整反应为主,伴随水气变换反应（WGS）和微弱的干重整,H_2、CO和CO₂为主要产物。调节初始水浓度可以控制快速氧化阶段反应速率,避免“热点”出现,抑制CO的生成。     

层流氩等离子体射流温度的测量

 采用给水冷管状静电探针施加负偏置电压、并使探针以一定速度垂直于射流轴线扫过层流氩等离子体射流的方法,测量探针所收集到的累积离子饱和电流随侧向位置的变化,利用Abel变换推导出了局部离子饱和电流密度沿射流径向的分布;采用自制的水冷动压探针,以动态扫描法测量了射流动压沿射流径向的分布;根据局部离子饱和电流密度和射流动压的测量数据,由理论关系式推导出了等离子体射流横截面上的温度分布,同时,采用谱线相对强度法测量了等离子体射流的激发温度。结果表明：两种方法得到的等离子体射流中心温度吻合较好,所得到的射流中心温度随弧电流加大而增大的变化趋势也一致。     

低Reynolds数NACA0012翼型绕流的流动特性分析

在水槽中应用PIV测速技术研究了NACA0012翼型在Reynolds数为8200时的流动特性,重点关注了翼型绕流结构中主频和扰动增长速率随迎角的变化。结果表明,分离剪切层的扰动增长符合指数规律;且随着迎角的增大,转捩过程加速,表现为扰动增长率逐渐增大,转捩的起始位置逐渐向上游移动。在所有实验迎角情况下,流场均由脱落旋涡主导,但其主导作用随着迎角的增大而削弱。     

通过有漏孔管道时的层流解析解

研究了通过有漏孔管道时的层流,并解析地求解了动量方程和能量守恒方程．由Hagen-Poiseuille的速度分布,同时定义轴向和径向速度分量的未知函数,得到了压力和质量输运方程,并根据不同的参数,画出其分布图．结果表明,管道中的轴向速度、径向速度、质量输运参数和压力,随着流体沿管道的流动而减小．     

矩形通道高宽比对单相层流特性的影响

通过分析壁面切应力,比较了不同高宽比矩形通道宽边和窄边壁面摩擦阻力特性. 结果表明宽边摩擦阻力随高宽比的减小而急剧增加;窄边摩擦阻力变化趋势与宽边相反,但变化幅度比宽边小;总摩擦阻力随高宽比的减小而增大. 宽边摩擦阻力占总摩擦阻力的份额随高宽比的增加而减小,且高宽比越大,变化速率越慢. 高宽比对窄边局部切应力的影响很小,对宽边局部切应力的大小和分布形状均有明显影响. 采用能量梯度法,对不同高宽比矩形通道内单相层流-湍流转捩雷诺数进行求解,并将理论计算结果整理成多项式,其预测值和实验值有很好的一致性.     

矩形微通道热沉内单相稳态层流流体的流动与传热分析

采用解析方法分析了矩形微通道热沉内单相稳态层流流体的流动与传热．基于y方向流速和导热不变的假设,建立流体在矩形微通道内流动的流速方程和传热的温度方程,进而推导出Nusselt数和Poiseuille数的理论表达式．通过计算结果可以看出,推导的Nusselt数和Poiseuille数的解析解与其他文献的结果吻合较好,而且当宽高比趋于无穷大时,Nusselt数和Poiseuille数分别趋近于8.235和96,这与其他文献结果完全相同．在Reynolds数相同时,摩擦因数随着宽高比的增加而增加,而在相同宽高比时,摩擦因数随Reynolds数的增加而减小．     

基于Fluent平衡大气边界层流场模拟及应用

采用Fluent进行平衡大气边界层流场模拟,在地面边界引入气动粗糙壁面函数,上边界分别采用剪力驱动和速度驱动。首先对平坦区域进行流场模拟,然后基于模拟的流场对立方体建筑物表面风压分布进行了计算。结果表明:基于本文的边界条件设置方法,三种k-ε湍流模型均能获得良好的自保持性平衡大气边界层流场;在地面边界引入气动粗糙壁面函数,可实现任意类型的平衡大气边界层流场模拟,且对近地单元的高度无限制,有利于精细化网格计算;在上边界采用剪力驱动和速度驱动是等效的,采用速度驱动边界条件有利于提高计算效率;三种k-ε湍流模型计算的立方体中心面表面压力分布基本在测量值变化范围内,说明基于本文的平衡大气边界层流场可应用于结构风荷载数值模拟研究中。     

伴随层流-紊流交替的管流水击衰减特性分析

为了模拟低流速情况下的流态转换和水击波的实际衰减过程,针对管流瞬时流速接近临界流速而导致的层流-紊流交替出现的情况,分别将层流摩阻损失公式和紊流摩阻损失公式引入到传统的特征线法瞬变计算模型,建立改进后的瞬变模拟复合数学模型．通过数值方法对伴随层-紊流交替情况下的水击全过程进行模拟得到关阀瞬变的压力波动时程,与传统瞬变模型计算结果相比,该波动过程线具有更快的衰减速度．结果分析表明,瞬变波的衰减过程实质是弹性波的能量衰减过程,摩阻损失是导致瞬变波衰减的直接原因,当流速较大时,能量消散以紊流摩阻为主,当流速较小时,能量消散以层流摩阻为主．对于瞬变波衰减的模拟,考虑层流区的实际摩阻损失后的衰减速度比传统水击模型计算的衰减速度快,因此,在瞬变波衰减的模拟中必须充分考虑层流摩阻的效应．