EAST新型下偏滤器冷却结构 传热性能数值模拟

为实现EAST装置超400s长脉冲高约束模、10MW加热功率下的稳态运行，需对现有的下碳偏滤器进行升级改造，拟采用钨串结极水冷却系统，热通量控制在水冷钨铜第一壁材料允许的稳态的10MW·m^-2。在对下钨偏滤器的冷却结极传热性能进行数值模拟仿真研究的基础上，研究了多种以钨串单元为基础的冷却结极，提出了一种新型下钨偏滤器水冷结极设计，幵建立了满足传热要求的EAST装置新型下钨偏滤器单元结构模型。     

超薄泡沫铜对流动沸腾的强化换热特性

由于传热系数高、温度均匀性好及工质需求量少,微通道沸腾冷却成为极具前景的冷却方式。本文主要以烧结超薄泡沫铜为研究对象,以去离子水为工质,探讨孔隙率、入口温度和质量流率对沸腾换热特性进行研究。实验表明,增加流量和降低入口过冷度都可提升泡沫铜的换热性能。超薄泡沫铜孔隙率越高,其换热性能越好,高孔隙率泡沫铜换热性能比较优越,超薄泡沫铜两相换热系数提升约30%。     

倾斜层中的对流斑图及其临界条件

通过二维流体力学基本方程的数值模拟，探讨了Prandtl(普朗特)数Pr=6.99时，倾斜矩形腔体中的对流斑图和斑图转换的临界条件.根据倾角θ和相对Rayleigh(瑞利)数Ra_r的变化，倾斜矩形腔体中的对流斑图可以分为:单滚动圈对流斑图、充满腔体的多滚动圈对流斑图和过渡阶段的多滚动圈对流斑图.当θ一定时，随着Ra_r的减小，系统由充满腔体的多滚动圈对流斑图过渡到单滚动圈对流斑图.这时，对流振幅A和Nusselt(努塞尔)数Nu随着Ra_r的增加而增加.当Ra_r=9时，随着θ的增加，系统由充满腔体的多滚动圈对流斑图过渡到单滚动圈对流斑图，这时对流振幅A随着θ的增加而减小，Nusselt数Nu随着θ的增加而增加.在θ_c-Ra_r平面上对多滚动圈到单滚动圈对流斑图过渡的模拟结果表明， 在Ra_r=2时, 腔体中没有发现多滚动圈对流斑图.在Ra_r为2.5左右时，腔体中出现多滚动圈到单滚动圈对流斑图的过渡.当多滚动圈到单滚动圈对流斑图过渡的临界倾角θ_c<10°时，θ_{c随着Rar的减小而增加.当θc>10°时，θc随着Rar的增加而增加，在Rar≤5时，θc随着Rar的增加而迅速增加；当Rar>5时，θc随着Rar的增加而缓慢增加.θc与Rarθ的关系与Rar类似}     

移液管热喷泉物理过程的研究

装有热水的移液管倒置且尖端朝上时会喷出热水形成喷泉,这是大学物理热学中直观展示气体受热膨胀的一个很好的实验.我们建立了一个傅立叶传热与等压膨胀相结合的模型分析其物理过程,并利用COMSOL软件搭建模型验证.实验上搭建一个半机械化的实验装置,对热喷泉的动态过程进行拍摄,得出了热喷泉高度与热水温度呈线性关系,实验结果与理论模型相符.     

叉流式新风换热器数值模拟

换热器是新风系统的核心部件,以某品牌新风换热器为模型,对该换热器进行数值模型,分析换热过程中换热和流动特性,以及流速、流道高度对换热性能的影响。建立不同流道高度时新风侧温差、压差、努塞尔数、阻力系数、综合传热性能因子随速度的变化关系。发现在换热器内存在"换热死区",随速度增加"换热死区"范围增大,在流速0.5m/s～1.6m/s、流道高度3mm～5mm范围内,增加流速可提高换热能力、减小阻力系数,但压降同样增加;相同速度时,提高流道高度不仅提高了换热性能,还减小了压降。     

四通换向阀内制冷剂流动的数值模拟

结合热泵系统冷热工况的差异对四通换向阀进行设计计算,对不同设计工况下的四通换向阀内制冷剂流动进行了数值模拟,分析了制冷制热模式下的传热损失,并通过观察云图分析传热损失的原因。通过对比分析发现,四通换向阀的设计工况取制冷工况时传热损失较小。     

石蜡填充碳纳米管复合材料的制备与界面传热性能研究

以石蜡和经硝酸处理过的碳纳米管(CNTs)为原料,苯为溶剂,采用真空渗透法制备了石蜡填充CNTs纳米胶囊复合材料,并设计了一个简易的热界面装置,对石蜡填充CNTs材料在电子设备热管理中的应用能力进行了测试。结果表明:石蜡成功填充到CNTs管内,且在CNTs管外基本没有残留的石蜡。在传热界面未涂抹二甲基硅油时,内外两侧最高温度的温差为4.7℃,而分别涂抹二甲基硅油、未经酸处理(20%)CNTs/二甲基硅油、酸处理后(20%)CNTs/二甲基硅油、(20%)石蜡填充CNTs/二甲基硅油时,其内外两侧最高温度的温差分别为3.8℃,3.1℃,3.1℃,2.2℃,说明将石蜡填充CNTs作为二甲基硅油中的散热填充物具有更好的散热效果,且增加了界面间的热反应速度和热稳定性。     

类激光器快速发热技术的数值研究

利用CFD方法数值分析了类激光器快速发热技术,重点研究了管束直径、表面温度、出口温度、传热量以及换热系数的变化规律,获得了各因素之间的相互影响关系和快速加热时间对系统性能的影响,为类激光器快速发热技术的结构和性能设计提供了理论分析依据。     

盘旋螺旋槽管强化传热研究

用实验的方法以水为介质研究了同轴换热器的流动与传热,Re范围为30000到100000。研究表明管内摩擦阻力系数是相同情况下圆管的4到5倍,总体传热系数随管内Re的增大而增大,当Re较大时提高壳侧速度对换热性能的提升更有利。采用数值模拟的方法分别研究了同轴换热器整体的换热与流动,且和实验结果进行了比较,研究表明,受离心力的影响流体在管内产生了掺混流动,掺混流动的程度随螺距的减小而加剧,增加槽深减少了参与掺混的流体量,流体之间的掺混对换热具有积极的影响。