脉动流场对波壁管内流体的传热及阻力的影响

为了解决换热器、发动机等设备热质传递效率低的问题,采用数值模拟和实验相结合的方法,入口速度设为具有正弦脉动特点的非定常边界、流体温度设为348 K;出口速度设为自由出口、壁面温度设为298 K、忽略管壁传热热阻;对Re=600时波壁管内流体的传热和阻力特性进行研究,分析了不同时刻管内流体的速度场和温度场,以及努塞尔数Nu和摩擦系数的变化规律,将定常和脉动流场下流体的传热及流动特性进行了对比。结果表明:脉动流场下波壁管内流体的换热效果较定常流场差异明显,在振动分率P=1.5,斯德鲁哈尔数St=2.8时,脉动流场较定常流场的Nu增幅达34%,而在P=0.5,Re=400时,脉动流场较定常流场的Nu增幅达55%;脉动流动下,摩擦系数呈现正弦规律;在瞬时雷诺数Re时,脉动流场下的平均摩擦系数与定常流场相比差别不大,但瞬时摩擦系数差异显著。     

等节距缩放管内传热数值模拟及场协同分析

采用FLUENT软件对具有不同结构参数的等节距缩放管进行了对流传热数值模拟,研究了缩放角θ、喉径比γ及节距L对传热性能的影响,并用场协同理论进行传热强化分析。结果表明：雷诺数Re在4 138~5 977范围内,缩放角θ越大,努塞尔数Nu越大,压降Δp急剧增大;喉径比γ越小,努塞尔数Nu越大,压降Δp急剧增大;节距L在30~50 mm范围内,随雷诺数Re增大,节距L增加,努塞尔数Nu增大;在50~60 mm范围内,随雷诺数Re增大,节距L增加,努塞尔数Nu基本保持不变;等节距缩放管的缩放节能改善管内流体速度场和热流场的协同程度,提升管内对流传热水平。     

纵向涡发生器作用下矩形通道内脉动流流动换热性能研究

对安装渐缩式纵向涡发生器与椭圆支柱组合的矩形通道内脉动流动换热性能进行了非稳态三维数值模拟研究,计算考察了不同Re、脉动频率ω以及振幅A对通道内强化传热和压力损失的影响。研究结果表明:在脉动流动的影响下纵向涡发生器的传热能力得到了强化。随着脉动频率ω和脉动振幅A的增加,矩形通道内整体传热能力的强化效果增强;随着Re的增大,强化效果逐渐减小。随着脉动频率ω和脉动振幅A的增大,矩形通道内E_f的波动振幅增加;随着Re的增大,E_f的波动振幅减小。     

不同振动参数下脉动气流横掠圆柱体的传热研究

在脉动气流强化传热实验台上进行了层流（雷诺数RP为171）中不同振动参数（频率厂分别为15Hz、30Hz、45Hz、59Hz,振幅Pmax为45～286Pa）下脉动气流横掠高温共烧陶瓷发热管的传热实验研究．结果表明：层流中低频大振幅的脉动气流能显著强化圆柱体的传热过程,相对努塞尔数随着压力振幅的增大而增大,随着脉动频率的增大而减小,最大相对努塞尔数N“,可超过2．55;在Re=171时,脉动气流强化传热的经验公式为Nux=0．2684＋0．5867pmax^0.388.3/f^0.3170,该经验公式的相关系数为R=0．9941,揭示了脉动气流强化圆柱体传热过程对振动参数的非线性依赖性．     

水平外波纹管降膜管间流型转变

相比于光管,外波纹管的壁面凹凸结构可增加换热面积,从而提高水平管降膜蒸发器的传热特性。准确预测溶液管间流型是提高传热传质性能的关键步骤。建立了水平管降膜实验装置,研究管间距、溶液浓度、管型对降膜流动过程管间流型转变的影响。结果表明:随着雷诺数(Re)的增加,管间流动形态依次出现滴状流、滴柱状流、柱状流和柱片状流和片状流;对于每一种流型转变所对应的Re,外波纹管明显低于光管,并随管间距的增大而增大,随NaCl溶液质量分数的增大而减小;相较于光管,两种外波纹管更易在较低Re下获得各稳定流型。流型转变边界可以通过流体Re与伽利略数(Ga)之间的函数关系式描述。通过拟合实验数据,得到了3种管的流型转变关系式。     

管中心填充两层多孔介质强化传热研究

采用圆管中心层流充分发展段中心流等截面分层填充金属多孔介质以实现强化传热,建立了流动与传热数学模型,并着重分析了三种新型强化传热管的速度、温度分布及传热综合性能.结果表明,与光管相比,填充金属多孔介质后,管中心流体温度更均匀,壁面附近流体的温度梯度更大,圆管中心流体速度分布趋于平坦,壁面附近流体速度梯度增大,壁面与流体间的换热显著增强;对三种强化传热管,在两区域内填充孔隙率相同的多孔介质,可望得到较高的综合性能指标值.     

圆管内置涡流发生器强化传热数值模拟

恒壁温条件下,采用RNG k-ε湍流模型的增强壁面处理(EWT),对圆管内置一种新涡流发生器雷诺数(Re)在25953～51906范围内的流体流动及传热特性进行数值模拟。通过计算努塞尔数(Nu)、摩擦阻力系数(f)与综合性能评价指标(PEC),分析涡流发生器的强化传热性能;得到横截面速度场、温度场及流线图分析强化传热形成原因。结果表明:同一Re,涡流发生器数量越多Nu越大、偏心安装Nu大于中心安装、顺置安装Nu大于倒置安装,同时考虑压力损失,发现偏心安装具有最优的强化传热性能;在涡流发生器附近,流体流速变大,同时涡流发生器产生2层旋流和涡流对壁面形成冲刷作用,破坏传热边界层,并使壁面不易结垢,达到强化传热和自清洁的双重效果。     

气相温度脉动对生物质颗粒内温度变化的作用

作为研究湍流与生物质颗粒反应之间相互作用的基础,对置于有温度脉动热气流中的生物质颗粒内瞬时温度随时间的变化进行了计算。结果表明,气相温度脉动导致颗粒表面与中心瞬时温度均出现了脉动,而颗粒表面比中心瞬时温度的脉动幅度要大;随气相温度脉动强度和生物质颗粒Re的增大,颗粒表面与中心瞬时温度的脉动幅度均增大。     

振动对带肋通道内流动与传热影响的数值模拟

运用Fluent UDF动网格技术将二维流场中振动对带肋矩形直通道的流动与换热特性进行了数值模拟,分析了相同振动条件下入口速度对流动与换热的影响,以及相同振动强度下振幅和频率对流动与换热的影响.结果表明:相同振动条件下,Re越大,换热增长率越低,入口静压波动越大,且静压峰值相位相对于振动峰值相位逐渐超前;相同振动强度下,振幅越大,振动引起的换热波动越小,换热增长率越低;当振幅大于一个临界值时,振幅对换热的影响不明显;振幅越大,入口静压波动幅度越大;振动可以强化换热,但是随着Re和振幅的增大,局部区域会出现抑制换热的情况.     

空气外掠波纹管束强化传热规律数值计算

采用低雷诺数湍流数值模型,对空气外掠8排波纹管束及光管管束的流动与传热性能进行了数值模拟,通过比较分析探讨了波纹管束强化传热机理.研究表明,波纹管束由于波纹凸起的存在,导致流场横截面内产生了二次纵向涡流.增强了流体的扰动及其湍动能,从而起到了传热强化作用.通过数值计算分析了波纹管束的几何参数对其流动与传热性能的影响规律,计算表明:存在一个临界雷诺数Recr =8000,当Re Recr时,传热因子η随着参数ξ的降低而增加;在所研究的雷诺数范围内,适当降低参数ξ取值及提高参数ψ取值有利于改善波纹管束的综合传热性能.     

发动机气道稳流试验流动过程的相似分析

通过对发动机气道内气体流动过程的相似分析，在雷诺Re准则数足够大的前提下，非定性准则欧拉Eu数和相似不变量无因次涡流NR保持不变。这就证实通过稳流试验来测量气道的流通性能是可行的。通过数理推导，评价参数流量系数μσ真实就是欧拉Eu准则数的一种表现形式。     

平行流蒸发器内气液两相流分配均匀性实验研究

平行流蒸发器内气液两相(特别是液相)在各扁管间的分配对其传热性能影响较大,如果各扁管间的气液分配不均匀其传热性能将显著地下降.在不同气-液流量下实验研究了6种不同形式的平行流蒸发器的分支管液体流量分配情况,实验中观察到流型以环状流为主.研究发现,对于竖直向下流动和竖直向上流动,用通过增加管径的方法不能改善液体流量在各分支管的分配,而主管中气液入口的位置对于流量分配均匀性影响较大.     

浅谈调节阀的流量调节、调节范围及流量特性

通过对调节阀的流量调节、调节范围及流量特性的分析，介绍了调节阀设计及选型中需考虑的几个因素。     

弯管流量计试验研究

弯管流量计是一种有潜力的流量计量仪器。采用试验的方法研究了弯管流量计的流量Q与压差!Δh的关系,以及流量系数随弯径比和弯管直径的变化规律,研究表明流量Q与压差!Δh成线性关系;在弯径比一定的情况下,流量系数随管径而变,并非常数。所以,在应用弯管流量计时,不仅要考虑弯径比的影响,而且要考虑管径的影响。     

多级精馏装置的节能研究与分析

探讨了几十种基本的多级精馏装置的流程，并从节能的角度研究和分析它们的特点及适用条件。     

锥阀空化现象研究及结构优化

为研究锥阀空化现象,运用ANSYS Fluent流体力学有限元计算软件,分析锥阀在内流和外流两种情形下的流场,得到锥阀在内流和外流两种流动方式下空化区域0~3s内气体的体积分数。计算对比发现,在液体流速和压力的突变区域空化现象明显,外流较内流空化区域大,空化程度比内流严重。为降低空化现象对锥阀型腔造成的损伤,优化锥阀型腔阀芯结构,优化模型1可避免内流时空化的发生,优化模型2在内流和外流情况下均能有效避免空化的发生,优化模型2的结构形式更为合理。研究成果可为锥阀设计提供参考。     

Shape of isolated bubble in intermittent flows in a horizontal pipe

An experimental study on the shape of a single bubble similar to those observed in a horizontal plug/slug flow was performed using visual observation and conductance probes. The results indicated that the shapes of the bubble nose and the bubble body depend on the Froude number defined by gas/liquid mixture velocity, whereas the shape of the back region of the bubble depends on both the Froude number and bubble length. The photographic images showed that the structural feature of the bubble head is related to the motion characteristics of the bubble. The transition from plug flow to slug flow occurs when the tail of the bubble changes from a staircase to hydraulic jump pattern with the increasing of the Froude number and bubble length. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 36(5): 276– 285, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20161     

Experimental Studies on The Mechanism and Control of Secondary Flow Losses in Turbine Cascades

This paper summarizes the results of the authors' 4 year experimental studies on the secondary flow losses in turbine cascades. Cascade wind tunnel experiments were carried out concerning the influence of aspect ratios, incidence, turning angles and outer endwall divergent angles in order to unveil the evolution mechanism of secondary flow losses in turbine cascades without end clearance. Some methods for controlling the secondary flows are investigated including the blade leaning, blade cambering, endwall convergence and leading edge extension at two ends of the blade.     

Experimental study for the stratified to slug flow regime transition mechanism of gas-oil two-phase flow in horizontal pipe

Theoretical relations that predict the transition from a stratified pattern to a slug pattern, including a onedimensional wave model that contains less empiricism than the commonly used Taitel-Dukler model, and the ideal model for stratified flow for the gas-liquid flow in horizontal pipes are presented. Superficial velocities of each phase, as the onset of slugging occurs, were predicted, and theoretical analysis was conducted on the stratified to slug flow regime transition. The friction, existing between the fluid and pipe wall, and on the interface of two phases, was especially taken into account. A theoretical model was applied to an experiment about air-oil two-phase flow in a 50 mm horizontal pipe. The effect of pipe diameter on the transition was also studied. The results show that this approach gives a reasonable prediction over the whole range of flow rates, and better agreement has been achieved between predicted and measured critical parameters. __________ Translated from Journal of Shanghai Jiaotong University, 2006, 40(10): 1782–1785, 1789 [译自: 上海交通大学学报]     

利用T型三通测量气液两相流体的流量和干度

利用T型三通的相分离特性 ,从被测气液两相流体中分流分离出一部分单相气体 ,通过测量这部分单相气体的流量确定被测气液两相流体的流量或干度。这种方法把两相流体的流量测量转化成了单相流的测量 ,测量仪表的稳定性和可靠性能得到显著改善 ,测量精度得以大幅度提高。试验结果证实 ,分流系数与被测两相流的干度成正比。在本文实验范围内 ,流量和干度的平均测量误差小于± 5 %。