平直翅片流道流动传热的数值模拟和结构优化

采用CFD的方法建立了平直翅片数值模型,将数值计算所得结果和相关文献中的实验数据进行了对比,验证计算模型具有一定的准确性.提出了翅片内部加装交叉扰流柱和扰流片的新型结构,交叉结构能够增强流体内部的扰动,强化流体内部的热量传递,并周期性的阻碍边界层的稳定生成,流体中心区域的温度明显上升,换热效果得到了明显加强.与平直翅片相比,新结构翅片具有较高的j因子和f因子,但同时也产生了较高的压降.根据实验数据拟合得到j因子和f因子与雷诺数Re之间的关系式,该关系式在低雷诺数范围内对新结构的传热性能预测具有一定的准确性.     

脉动流强化翅片散热器数值模拟研究

采用数值模拟的方法,研究脉动流作用下翅片散热器的散热效果,分析脉动振幅和脉动频率对散热性能的影响。结果表明:脉动流能增强翅片散热器的散热效果;随着脉动振幅增大,瞬时换热性能和瞬时阻力性能波动越来越强,平均换热性能和平均阻力性能增加;存在最佳振幅使综合换热性能最高;随着脉动频率增大,瞬时换热性能变化不大,平均换热性能逐渐减小;瞬时阻力性能波动剧烈且波动幅值增大,平均阻力性能减小;存在最佳频率使综合换热性能最高。     

工程车辆五位数翼型热管散热器性能对比分析

为提高某工程车辆散热器综合性能,根据厂商提供的尺寸参数,对其进行性能分析和结构优化。建立散热器单元体模型进行三维数值模拟计算,并将仿真结果与试验结果对比分析,以验证该模拟方法的准确性;以降低压力损失为前提,选用NACA23021翼型建立散热器热管模型,采用相同的仿真方法获取散热器空气侧压力损失和换热系数,进一步得出两者的综合性能评价因子j/f1/3;将NACA23021翼型管翅片综合评价因子与已发表文献中NACA0018仿真结果进行对比分析。研究结果表明:在入口空气流速为2~10 m/s范围内,散热器空气侧压力损失和换热系数的试验与仿真误差值小于5%;在仿真区间内,NACA23021翼型管翅片的综合评价因子较扁平管翅片平均高出约23%,较NACA0018翼型管翅片平均高出约9.7%,为该翼型管翅片散热器在工程车辆上应用提供了参考。     

有射流冲击的短扰流柱排内柱面的传热实验研究

对前缘上游有单排孔板射流冲击的涡轮叶片内扰流柱通道柱面进行了详细的传热实验研究 ,获得了不同实验条件下扰流柱表面的局部换热系数分布 ,结合流场测量结果分析了柱面换热规律。结果表明换热系数分布很大程度上受射流冲击的影响 ,在扰流柱前缘附近存在高强度换热区域 ,沿柱面随角度的增加努谢尔特数逐渐减小 ,角度 θ为 90°附近存在一片低强度换热区域 ,尾缘区换热强度最低。结果还表明尽管平均努谢尔特数随雷诺数的增大而显著增大 ,平均换热强化系数却随雷诺数的增加先增大而后逐渐减小。有射流冲击的柱面换热效果明显优于无射流冲击情况。     

不同形状微针肋通道流动与换热性能影响研究

采用CFD模拟软件,结合实验研究,针对圆形、三角形和方形截面微针肋通道流动与换热进行了三维数值模拟分析.分别模拟了不同雷诺数Re下,三种形状肋片的绕流流场和肋阵温度场分布,并计算摩擦阻力系数f、努谢尔特数Nu等参数评价针肋微通道流动换热性能.结果表明,f随Re的增大而减小,且低Re下,三角形针肋的f最小.Nu随Re的增加而增大.三种形状中,圆形针肋的Nu数最大,换热效果最好.综合流动和换热特性评估,认为圆形针肋比方形和三角形针肋更优.通过实验对比发现,微尺度效应对模拟结果的影响有一定的误差,但是整体趋势与模拟结果一致.     

石墨-水纳米流体对流换热特性的实验研究

使用自行设计的测量纳米流体流动与对流换热性能的实验装置,测量了含有不同体积分数纳米石墨的石墨-水纳米流体雷诺数在3 000~6 500范围内的对流换热系数。实验结果表明:石墨纳米颗粒的加入提高了水的对流换热系数;石墨纳米颗粒在水中的体积分数与对流换热系数近似呈线性关系;努塞尔数Nu随着雷诺数的增大近似线性增大;流动状态下的纳米粒子本身的无规则运动和热散射对对流换热系数的提高有显著影响。     

带有Kenics静态混合器的水平液固循环流化床流动阻力的数值研究

利用STAR-CCM+软件建立Eulerian-Lagrangian模型,对水平管内低浓度液固两相流动时Kenics静态混合器的流动阻力进行了数值模拟,考察了雷诺数、Kenics静态混合器扭率、颗粒体积分数对Kenics静态混合器流动阻力的影响,并且通过对数据模拟结果进行多元线性回归得到Kenics静态混合器流动阻力摩擦系数关联式.结果表明:在同一雷诺数下,摩擦系数随Kenics静态混合器扭率的增大而增大,随体积分数的增大而增大.同时通过和文献中的实验、计算数据进行比较,证实了结果的可靠性.     

基于虚拟风洞的装载机动力舱热环境预测分析

为了改善装载机动力舱热环境,提高散热器的换热性能,保证整车工作的稳定性,以轮式装载机为研究对象,按照实际尺寸建立三维计算模型,采用虚拟风洞和数值模拟相结合的研究方法,预测排气系统对动力舱热环境和散热器性能的影响,并比较了在两种排气系统结构下散热器的换热效率。仿真结果与试验结果比较吻合,证明了计算模型的有效性。计算结果表明:采用隔热排气系统能够明显降低动力舱内空气的温度,改善舱内热环境,液压油散热器换热性能提高9.0%,水散热器换热性能提高7.3%,传动油散热器换热性能提高6.8%。研究结果对装载机整车热管理技术提供了指导。     

窝形翅片管换热器强化传热研究

本文对三种窝形翅片管——单面球形窝、单面柱形窝、双面球形窝与普通光滑平板式翅片管在吸风式直流风洞上进行了性能对比实验研究.采用微机对实验数据进行整理,得出了各种翅片的性能曲线和计算公式,并与平翅片进行了比较.研究结果表明:在迎面风速为1.7m/s～5.5m/s,雷诺数为840相似文献   

空调PTC加热器热分析与工艺参数优化

针对空调PTC加热器内部温度分布不均匀、换热性能恶化的问题,对空调PTC加热器整体结构进行热分析,提出解决温度分布不均、换热性能较弱问题的应对方法。通过对加热芯的热分析,确定了PTC片排片与空调PTC加热器内部温度分布的关系,并提出了最优排片模型。通过对散热翅片的热数值计算与仿真计算,确定了散热翅片尺寸与换热性能的关系,并以热阻最小为优化目标,进行了散热翅片的参数优化设计。最后设计实验对优化空调PTC加热器与原有空调PTC加热器进行了比对。结果表明:优化空调PTC加热器热阻比原有空调PTC加热器减小5.62%,换热性能更优。     

波纹翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟

基于有限容积法建立波纹翅片管换热器流体流动与传热的计算模型,在不同送风速度工况下,分别对6种不同波纹倾角结构换热器内流体的流动及传热进行了数值模拟,分析了流道内的温度场、压力场及速度场的变化规律,得到了换热量、压降以及出口温度随入口风速变化的规律。结果表明,换热量、压降以及出口温度均随波纹倾角的增加而增大;换热量随着送风速度的加快而增加,压降及出口温度随着送风速度的加快而降低;翅片板间流体的流动与传热存在比较明显的不均性,导致换热管背风侧存在明显的传热"死区"。     

CPU散热器数值模拟分析及其材料选择的研究

对CPU散热器冷却端空气(以后简称空气夹层)和散热肋片建立了三维计算模型,通过对空气夹层与散热肋片之间的耦合计算,不仅分析散热肋片内温度场的分布规律,而且分析空气夹层的流场和温度场的分布规律,还研究了散热肋片材料对其传热性能的影响,并指出了此种散热器设计上的不足,为CPU散热肋片的设计提供必要的理论依据.     

三角形布管方式下两种换热器传热与流阻性能研究

采用CFD数值模拟方法和折流板换热器、帘式折流片换热器周期性全截面计算模型,对两种换热器在正三角形布管方式下的传热系数、阻力、综合性能随Re数的变化情况进行了数值研究.研究结果表明,两种换热器对应的换热系数和壳程压力损失均随Re数的增加而增大,折流板换热器的传热系数大于帘式折流片换热器,约是帘式折流片的1.32倍,但其阻力大幅高于帘式折流片换热器,是帘式折流片换热器的2.4倍左右,两种换热器的综合性能均随Re数的增大而下降,帘式折流片换热器的α/ΔΡ几乎是折流板换热器的2倍,体现了帘式折流片换热器在保持较高的传热效果的情况下,具有显著的流动减阻性能.     

波纹管层流传热与流动的三维数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT对波纹管在层流情况下的传热与流动问题进行了三维数值模拟。所模拟的波纹管的母线由多段凹凸圆弧组成(半径分别为R1和R2),其公称直径为20mm,长度为2m。模拟了几何参数R1、R2对其传热与流动性能的影响。在模拟过程中压力-速度耦合选用SIMPLEC格式,压力方程的离散选用Standard格式,其他方程的离散均选用QUICK格式。结果表明:与光管相比,层流情况下波纹管能显著强化传热,在雷诺数(Re)相等情况下,波纹管的R1越大、R2越小时的强化传热效果越好;在几何参数相同情况下,Re越大,强化传热效果越好,在所研究的范围内,Nu最大增加了199.5%。同时,波纹管还具有良好的流动性能,大部分Re的范围内流动阻力系数小于光管的情况,并且随着Re的增大而逐渐接近于光管的摩擦系数。     

传热一泵耗功率函数法分析百叶窗翅片性能分析

对平行流换热器空气侧的百叶窗翅片建立流固耦合的三维模型运用Laminar方法进行数值模拟,结果表明传热与阻力特性与实验关联式吻合较好;为进一步阐明空气侧的强化传热翅片的性能,用传热一泵耗功率函数法分析了不同的翅片高度、窗翅高度、翅片厚度和翅片节距等结构参数下的百叶窗翅片性能,得到了一组综合性能较好的百叶窗翅片结构参数。     

间接空冷散热器空冷塔流动和传热的数值研究

依托实际工程项目,利用计算传热学(NHT)软件FLUENT,对自然通风状态下,某600 MW机组表面式间接空冷散热器空冷塔的流动和换热性能进行了数值模拟、分析和研究.确定了考核工况基准下,不同环境风速对空冷塔通风量和间接空冷散热器散热量的影响.模拟结果显示,随着环境风速的增加,空冷塔通风量和间接空冷散热器散热量减小.它为间接空冷系统的优化设计提供理论依据.     

同位素温差电源辐射器的散热特性研究

建立了同位素温差电源管肋式辐射器散热过程的耦合传热模型,采用热网络法结合蒙特卡罗法,数值模拟了辐射器的散热过程.分析了辐射器质量不变的条件下,肋片数、高度及表面发射率等参数的影响.研究结果表明,在管内第二类边界条件下,肋片数对辐射器散热性能的影响明显;肋片散热效率随表面发射率的增加而降低,随肋片高度的增加非单调变化,存在一最优值.     

虚拟风洞下车辆散热器模块传热性能数值仿真

为提高车辆散热器模块性能和改善动力舱温度场以保证车辆工作性能稳定,依照图纸建立动力舱内、外的三维物理模型,使用热交换模型来代替动力舱内散热器模块,利用CFD数值仿真方法在虚拟风洞中模拟车辆动力舱在标准工况下的传热性能,分析总结散热器、动力舱内外的温度场与流场特点。通过将实验数据与仿真结果对比发现误差在可接受范围内,验证了文中模型的有效性以及分析的准确性。     

汽车散热器性能试验台研制

基于国内外汽车散热器性能试验的相关方法及标准,研制出一种新型汽车散热器性能试验台。利用焓差法取代温差法对散热器空气侧换热量进行计算,增加了介质侧取样装置,对散热器进口空气湿球温度进行了修正,采用标准文丘里流量计和插入式多喉径流量测量装置相结合的方式测量空气流量,并采用高性能PID温度控制器对介质侧入口温度进行精确控制。结果表明:试验台的热平衡误差≤±3%,重复性误差≤±2.5%,准确性精度≤±2.5%,优于国家标准JB 2293—78的要求,为汽车散热器的研究开发提供了可靠的试验基础。     

空气在不同高度波纹流道内的流阻与传热的数值分析

空气-水波纹板式加热器采用不同于传统的肋片管式加热器的设计方法,传热面为一次表面,与传热介质接触的表面直接参与传热过程,具有结构紧凑、高效的特点,可将其用于空调机组加热器、热风幕等场合.利用流体力学软件FLUENT对空气侧的不同高度波纹流道内的流阻与传热过程进行模拟计算,通过比较表面摩擦系数f与传热因子j,表明波纹高度是影响空气在波纹流道内的流阻与传热过程的重要因素,结果可为进一步优化设计空气-水波纹板式加热器提供重要参考.