沼气池内PEX螺旋盘管换热性能实验研究

建立PEX螺旋盘管加热沼气池的实验平台,对影响盘管换热的运行参数(热媒入口温度、平均流速)和设计参数(螺旋管直径、螺距)进行实验研究。对比分析不同因素对沼气池内温度变化、盘管换热量和传热系数等参数的影响。结果表明:入口水温对螺旋盘管换热性能的影响大于管内平均流速,提高螺旋盘管入口水温可显著缩短沼气池的预热时间,将入口水温由40℃升至70℃后,对应的预热时间由15 h以上缩至5.4 h;螺旋盘管的平均传热系数随螺旋直径的增大、螺距的减小而减小;改变螺旋直径对水平方向上的沼液温度分布影响较小。     

盘管式有机热载体炉炉内流动换热分析

利用ANSYS CFX数值模拟了盘管式有机热载体炉内层盘管前10个流程的流场及温度场的分布,分析结果表明有机热载体流场分布在管段横截面上沿半径方向的变化明显,其温升主要集中在前段流程内,有机热载体过热的风险随流程的增加而提高,提高有机热载体流速可以有效改善管段内侧近壁面的流场和温度场。通过对实际炉型数值模拟得出的流动阻力系数和流动换热系数与理论计算值进行对比分析,验证了此模型的可靠性。     

基于螺旋盘管蓄热装置放热实验研究

基于恒定螺距螺旋盘管蓄热装置并进行装置改进,设计出渐变式螺旋盘管蓄热装置,并探究盘管内换热流体（HTF）在不同迪恩数（De）、入口温度下的PCM放热性能。研究表明：入口温度一定时,De增大会缩短放热时间,且在不同入口温度下渐变式螺距放热时间较恒定螺距缩短,从而提高放热效率。     

太阳能盘管腔式高温集热特性模拟与优化

盘管腔式集热器可为太阳能布雷顿循环提供高温空气,也能直接用于工业生产,应用前景广阔。聚焦能流的腔内分布是影响盘管温度梯度和出口空气温度的主要因素,为优化盘管腔式集热器结构,合理分布聚焦能流,对不同结构(高度,腔体直径,管径和盘旋形状)的盘管式空气集热器进行了建模及模拟。模拟过程耦合了光学模型和传热模型,采用蒙特卡洛模型获得腔内能流分布,并将其作为边界条件加载到三维CFD(Computaional Fluid Dynamics,CFD)传热模型中,进而获得集热管内空气的温度场分布,为结构优化提供重要参考。     

不同因素对各类型晶体硅光伏组件温度系数的影响研究

以7种不同类型的晶体硅光伏组件作为研究对象,通过温度系数测量实验,针对光伏组件老化、太阳电池技术、太阳电池尺寸、光伏组件类型等因素对晶体硅光伏组件温度系数的影响进行了分析研究。首先研究了常规老化多晶硅光伏组件的温度系数,然后探讨了双面单晶硅光伏组件温度系数测试方法的具体要求,最后对比分析了采用不同太阳电池技术和尺寸封装的不同类型单晶硅光伏组件的温度系数。研究结果表明：1)在光伏电站现场使用过的常规老化多晶硅光伏组件的温度系数依然保持稳定;2)使用门框内表面为黑色的瞬态太阳光模拟器对双面单晶硅光伏组件进行温度系数测试时,可以不必对光伏组件背部进行遮挡;3)并串结构的半片单晶硅光伏组件的温度系数与太阳电池尺寸、单面或双面发电无直接关系;4)PERC、TOPCon单晶硅光伏组件的温度系数虽然存在一定的差异,但总体来看差异不大。     

热传导对离心压气机性能及流场的影响

为研究壁面传热对离心压气机内部流场的影响,对一燃气轮机离心压气机内部流场进行数值模拟,得到不同壁面条件下压气机内部流场参数。结果表明:当传热量较大时,壁面传热对流动影响较明显,壁面冷却使局部气体温度降低,压力降低,流线发生变化,压气机做功更有效;同时适当位置的壁面冷却可以有效减小出口损失。     

热镀锌锌锅中的流动与传热数值研究

在带钢连续热镀锌生产中,锌液在锌锅内的流动及温度分布情况对于镀层质量有着重要的意义。以某热镀锌锌锅为研究对象,通过实验获得的锌锅边界传热情况,推算得到锌锅计算的边界条件。使用CFX商业软件对锌锅内的流场及温度场进行模拟,并比较研究了带钢的宽度与运行速度对锌液流动的影响。结果表明,模拟与实验测量数据良好吻合,证明了计算方法的正确性。不同带宽的锌锅流场具有相似性,而带钢速度的不同将对锌锅流场产生较大的影响。带速的上升一方面使得锌锅温度的不均匀程度降低,另一方面则增加了底渣卷起而附着在带钢上的可能性。     

旋喷结合分解炉内流场的数值模拟

采用RNG(重整化群)κ—ε模型对旋喷结合分解炉内的气相流场进行了数值模拟，通过改变分解炉的中部缩口尺寸、上部柱体尺寸和下部柱体尺寸的结构参数以及入口气流的流速，在不同条件下得到了炉内的流场分布情况，并进行了比较和分析，为分解炉的结构优化设计提供了参考依据。     

不同结构的CPU水冷散热器的性能分析

水冷散热器具有较高的冷却效率,广泛应用在CPU冷却技术中。建立了空腔式、翅柱式、隔板翅柱混合式三种不同结构的散热器模型,使用商用计算流体动力学软件ANSYS FLUENT进行流场数值模拟。在进口流量相同的情况下,通过对三种结构的散热器内的流动特征及温度分布的比较分析,发现翅柱式结构散热器内部流场湍动剧烈,可以显著提高CPU的冷却效果。在进口管道增加隔板后,散热器内的涡强度进一步增强,冷却效果略有提高,CPU表面上的冷却均匀性进一步提高。     

闭式冷却塔内冷却盘管传热热阻分析

通过对闭式冷却塔内冷却盘管各热阻的数量级分析,认为在实际计算中,管壁导热热阻比其它热阻小一个数量级,计算中可忽略,但其余热阻均不可忽略。影响盘管总热阻大小的因素很多,从数学上分析了各热阻对总热阻的影响,找出影响盘管总热阻的主次因素,为冷却盘管的研究、设计及运行管理提供参考。     

新型横纹螺旋盘管强化传热的数值模拟

为了增强螺旋盘管的传热性能,对现有的普通螺旋盘管进行优化设计,提出一种管壁向内凸起形成环肋的异型管,称为横纹螺旋盘管。通过数值模拟方法对横纹螺旋盘管和普通盘管内部流动和传热过程进行模拟。应用场协同原理对其速度场和温度场的协同作用进行分析。实验数据与仿真结果的误差在5%以内,验证了数值模拟方法的正确性。在不同Re(雷诺数)条件下,计算两种盘管的Nu(努塞尔数),进而与Gnielinski(格尼林斯基)修正公式计算结果进行比较,误差在10%以内。结果表明:环肋结构通过工质旋转流动破坏边界层厚度,改善了管内速度场与温度场的协同程度,从而实现了强化传热。在较高的Re范围内,横纹螺旋盘管的Nu为普通盘管的1.29~1.43倍。因此,横纹螺旋盘管具有更好的传热性能,为异型螺旋盘管的研究及工程应用提供一定的理论依据。     

磁流变阻尼器多物理场耦合的温升特性分析

磁流变阻尼器属于一种能量耗散装置,在使用过程中将振动机械能转化为自身热能,阻尼器力学性能受磁场和温度等因素的影响。建立磁流变阻尼器温度场的数学模型和仿真模型,运用COMSOL仿真计算软件,分析了磁流变阻尼器多物理场耦合下的温升特性,通过改变线圈电流大小、激励振幅和频率,对比研究影响阻尼器温升的原因。仿真结果表明,磁流变阻尼器温升主要来自于磁流变液流动的黏性热,小电流时电磁热对阻尼器温升影响较小,激励信号振幅和频率的变化对阻尼器温升影响较大,一维能量平衡法温度场数学模型仅适用于激励信号时大振幅或大频率工况场合。     

不同磁场布置对空气自然对流的影响

为研究顺磁性气体介质在外磁场作用下自然对流换热的规律，进一步揭示热磁对流的实质，该文用数值方法模拟了两种钕铁硼永磁系统产生的磁场作用下二维封闭方腔内空气的自然对流换热，得到了工作空间内磁场强度和磁加速度的分布，获得了两种梯度磁场作用下空气自然对流的流场和温度场以及壁面局部对流换热系数。研究表明，不同的永磁系统布置可在工作空间形成不同的磁加速度分布，产生不同的磁场力，从而影响空气自然对流换热的强弱。     

Magnetic Convection Inside a Polymer Solution Droplet on a Lyophobic Surface

Convection inside a polymer solution sessile droplet under a strong magnetic field is numerically studied. The droplet presumed is a diamagnetism solution, which has different magnetic susceptibility between solute and solvent. The magnetic field is presumed by a single electric coil. The coil placed in a lower position induces the upward force near the surface, which enhances the Marangoni convection. If the coil is located above the droplet, the flow is suppressed by the downward force. These effects are found to be remarkable for a large droplet.     

螺旋管内水和蒸汽局部传热特性研究

以高温气冷堆蒸发器为背景,采用FLUENT软件模拟了单相水和蒸汽在不同尺寸螺旋管内部的流动和传热过程,研究了壁面局部传热特性。计算结果表明,远离螺旋中心线一侧局部传热较强而靠近螺旋中心线一侧传热较弱,壁面Nu周向分布非常不均匀。管径与螺旋直径之比是主要影响因素,当其值增大时截面温度极值点向螺旋中心线外侧移动,加剧了温度分布和Nu分布的不均匀性。在层流向湍流过渡区内,Re的增大使截面各点温度梯度均有所增加,同时也增大了Nu周向分布的不均匀程度,但在旺盛湍流区内Re对Nu分布无明显影响。壁面热边界条件形式对局部Nu周向分布没有显著影响。给出了局部Nu的估算式。     

舰载燃气轮机间冷器内部流动的三维数值模拟

板翅式换热器是舰载燃气轮机首选换热器形式。针对平直型翅片的矩形通道的结构特点,建立了流动换热分析的耦合计算模型,采用计算流体动力学（CFD）方法对间冷器的通道流场进行了数值模拟。给出并分析了计算区域内多个截面的温度、压力、速度、局部传热系数等参数的分布图形和变化趋势,并考察了不同工况下间冷器的工作能力。     

Numerical simulation of steady flow fields in coiled flow inverter

Flatter velocity profiles and more uniform thermal environments are extremely desirous factors for improved performance in flow reactors and heat exchangers. One means of achieving it in laminar flow systems is to use mixers and flow inverters. In the present study a new device is introduced based on the flow inversion by changing the direction of centrifugal force in helically coiled tubes. The objective of the present study is to characterize flow development and temperature fields in the proposed device made up from the configurations of bent coils. The main mechanism generating the flow is the production of spatially chaotic path by changing the direction of flow using a 90° bend in helical coils (alternating Dean flow). If the direction of centrifugal force is rotated by any angle, the plane of vortex formation also rotates with the same angle. Thus in helical flow a 90° shift in the direction of centrifugal force cause a complete flow inversion. Complete flow fields and thermal fields in helical coil and bent coil configuration were studied using computational fluid dynamics software (FLUENT 6.0). The three-dimensional governing equations for momentum and energy under the laminar flow conditions were solved with a control-volume finite difference method (CVFDM) with second-order accuracy. The flow pattern obtained for the helical coil was in good agreement to those observed by the previous investigators [S.W. Jones, O.M. Thomas, H. Aref, Chaotic advection by laminar flow in twisted pipe. J. Fluid Mech. 209 (1989) 335–357; Ch. Duchene, H. Peerhossaini, P.J. Michard, On the velocity field and tracer patterns in a twisted duct flow. Phys. Fluids 7 (1995) 1307–1317]. The comparison of the flow fields and temperature fields in the helical tube and bent coil configuration are discussed. The bent coil configuration shows a 20–30% enhancement in the heat transfer due to chaotic mixing while relative pressure drop is 5–6%. The results of the present study can be used to model transport processes for developing flows in curved tubes such as chromatographic columns (less axial dispersion [A.K. Saxena, K.D.P. Nigam, Coiled configuration for flow inversion and its effect on residence time distribution. AIChE J. 30 (1984) 363–368]), Chemical reactors (narrower RTD), heat transfer devices, and some biomedical devices.     

道路车用柴油机国六排放选择性催化还原系统的开发与验证

设计开发了一种配备新型周向变流式排气混合器的筒式后处理系统,以某型3.0L排量的国六柴油机后处理为例,首先设计了排气混合器结构,建立了该催化器的流动及尿素喷射、雾化和扩散模型,进行全尺寸排气流场模拟分析,研究了混合器后的速度均匀性、NH_3浓度分布和压降损失等,并对特征尺寸进行了优化。结果表明,优化的结构尺寸及设计使标定工况下NH_3均匀度可以达到0.996,混合器压降不超过4.17kPa。然后进行了发动机台架试验,验证了新开发设计优化的后处理系统阻力较小,标定工况下实测的NH_3均匀度高达0.98,不同空速和温度情况下,不带扰流板的混合器表现更优。最后进行了发动机排放试验,全球统一瞬态循环和全球统一稳态循环结果达到国六标准要求,确证了新开发的选择性催化还原系统及排气混合器能够用于道路车辆国六重型柴油机。     

Thermal radiation and inclined magnetic field effects on MHD flow past a linearly accelerated inclined plate in a porous medium with variable temperature

An analysis of unsteady MHD natural convective flow, transfer of mass, and radiation past linearly accelerated slanted plate inserted in an immersed permeable medium with uniform permeability, variable temperature, and concentration within the sight of a slanted magnetic field has been done. The novelty of the current examination is to analyze the effect of a slanted magnetic field on the flow phenomena with heat source/sink and destructive reaction for linearly accelerated slanted plate. The governing equations have been solved by using Laplace transform strategy. The estimations of flow velocity, concentration, and temperature are exhibited graphically, while local skin friction, mass, and heat transfer rates are put on view in tabular form for different values of relevant stream parameters. It is fascinating to observe that the raise of inclination angle of an applied magnetic field diminishes both velocity profiles and local skin friction.     

Prediction of the dependence of KJC(T) on neutron fluence for RPV steels on the basis of the Unified Curve concept

A method is proposed that allows the prediction of the transformation of fracture toughness in the brittle–ductile transition temperature region as a function of neutron fluence for RPV steels. The method is based on the Unified Curve concept and a probabilistic local approach model proposed earlier by the authors as well as on physical analysis of the effect of impurities and carbide size on the local strength of a material. The results calculated with the proposed method are compared with available experimental data.