不同搅混翼定位格架5×5棒束通道内流动与传热特性数值研究

建立了一组不同搅混格架的5×5棒束通道数值计算模型,以压降值、轴向及周向Nu分布为参考,将数值计算结果与文献中实验结果进行了对比验证,均取得了良好的吻合度。对两种具有不同形状搅混翼的棒束通道进行了数值模拟,比较分析了其流动及传热特性;通过引入三个无量纲因子:涡流搅混因子、交叉流搅混因子以及湍流强度因子,对其搅混作用进行了进一步的评价和比较。     

基于分相流模型的棒束通道内两相流阻力特性研究

以空气和水为介质,对常温常压下3×3棒束通道中的两相流阻力特性进行研究,选取5种常见分相流模型对棒束通道中两相流摩擦压降进行预测,并基于Lee-Lee模型,以分相流模型中的参数C为核心参数,提出适用于棒束通道的经验关系式。结果表明:Chisholm模型预测分散度较大,但平均相对误差较小,可用于棒束通道内两相流摩擦压降的粗略估计;Mishima-Hibiki模型和Zhang-Mishima模型都基于小通道或者窄通道,在不同流型中误差也均在30%以上;Sun-Mishima模型的经验关系式涉及的影响因素较多,在棒束通道的适用性较差;修正后的模型预测值与实验值符合程度较高。     

七棒束内超临界流体流动传热的数值分析

在7棒束内超临界氟利昂流体传热试验数据的基础上,采用ω类湍流模型SST和RSO以及ε类湍流模型RNG和SSG对三组典型工况进行了数值计算.结果表明:近壁面区域采用低雷诺数模型处理的ω类模型能定性捕捉到壁面的局部传热弱化现象,而壁面函数法的处理方式不能预测到此类现象;受7棒束非对称热边界条件和强浮力的影响,棒束不同通道内流率分布存在强烈的不均匀性,中心棒和周边加热棒的传热特性存在显著差异.为了准确预测棒束内超临界流体的传热特性特别是典型传热弱化现象,应重点完善湍流模型的近壁面区域处理方式.     

3×3棒束通道内低速流动沸腾传热特性的实验研究

以去离子水为实验介质,在入口温度为80~100℃、质量流速为0~100kg/(m2·s)、入口压力为0.1 MPa的参数范围内,对棒束通道内流动沸腾传热特性进行了实验研究,分析了质量流速和热流密度对流动沸腾传热系数的影响,考察不同子通道内的传热特性.根据实验工况选取了Liu-Winterton关系式、Kandlikar关系式、Gungor-Winterton关系式和Chen关系式对棒束通道内的流动沸腾传热系数进行预测,将实验结果与预测结果进行比较,并对4个关系式的预测结果进行统计评估.结果表明:Liu-Winterton关系式、Kandlikar关系式和Chen关系式的预测结果偏小,其中Chen关系式的预测结果误差最大,Gungor-Winterton关系式的预测结果更加准确.     

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.     

带定位格架的5×5棒束通道内过冷沸腾流动传热数值研究

基于流体体积函数(VOF)两相流模型,通过在控制方程中加入适当的质量源项和能量源项,建立了过冷沸腾模型,利用该模型对5×5定位格架棒束通道内的过冷沸腾现象进行数值模拟,研究了有无过冷沸腾现象2种工况下的传热特性以及入口速度、入口过冷度等因素对燃料组件内传热特性的影响。结果表明:有过冷沸腾现象时流体的传热效果优于无过冷沸腾现象,在有过冷沸腾现象时,总体上通道内传热系数与入口速度呈正相关,与入口过冷度呈负相关;在局部区域,相变传热占据主导因素,过冷沸腾程度越强,流体的传热效果越好。     

直喷汽油机中空锥形燃油喷雾的雾化和蒸发模型

高压旋流中空燃油喷雾日益广泛地应用于缸内直喷(GDI)汽油机中，为此发展了一种适合于模拟这种燃油喷雾雾化过程的薄膜喷雾模型．燃油薄膜的破碎过程采用表面波破碎理论来模拟．对Spalding蒸发模型和油滴阻力模型进行了改进，用来计算油滴的蒸发和阻力变形过程，同时引入初始喷雾液团的计算模块．在多维内燃机计算程序KIVA3的基础上建立了改进的数值计算模型，并对不同喷射条件下的定容压力容器中空旋流燃油喷雾过程进行了数值计算，对计算和实验所得的喷雾特性包括油束外形结构，油束喷雾贯穿度和油滴粒径进行了详细的比较，同时对单液滴的蒸发过程也进行了数值计算，油束模型的计算结果与实验结果吻合良好。     

突扩流道内单相流动的数值模拟

对突扩通道内流体流动特性的研究具有重要的工程实际和理论研究意义。分别采用矩形网格和贴体网格,对不同扩张比(h/H)和不同入口Re数下突扩通道内的单相流动进行了数值计算,并将模拟结果与K.C.Karbi等[1]及Vijay K.Garg等[2]的计算结果进行了比较和分析。结果表明,当h/H0.5时,采用两种网格时的计算结果相差很小,且与实验结果吻合较好;但当h/H0.5时,两者的计算结果均偏离实验值较大。     

纳米流体在螺旋通道中数值模拟的研究进展

纳米流体作为一种新型高效的换热介质,其在螺旋通道中的应用被广泛研究。尤其是通过单相和两相模型对其流动及传热特性进行数值模拟,是研究热点。介绍了单相模型中纳米流体物理参数的计算关联式,包括密度、比热、黏度及导热系数等,并分析了不同关联式对同一参数计算结果的影响;总结了单相模型下纳米流体在螺旋通道中的流动及传热特性,并与两相Lagrangian-Eulerian及Mixture模型下得到的结论进行对比分析;展望了未来研究的发展趋势。     

气-气中冷器内传热过程的三维数值计算

介绍了对车用柴油机气气中冷器内对流换热过程的三维数值计算的实施过程及结果分析,其热气通道的传热边界条件是通过对沿流程单位长度段内的能量平衡分析而推导出的函数关系来表征的。用ＳＩＭＰＬＥＳＴ算法对流动传热过程进行了三维数值计算。对比了不同传热边界条件的计算结果,按本文推导确定的边界条件计算的结果与实测结果取得了很好的吻合,为借助于数值计算分析中冷器传热过程奠定了基础     

基于场协同理论的强化传热综合性能评价因子

从场协同原理出发,提出了基于场协同理论的无因次性能因子来综合评价换热表面的强化传热效果。为表述其正确性,列举了螺旋扭曲扁管及波纹板通道两个例子,进行三维数值模拟,计算了无因次性能因子并将其与传统的强化传热评价因子进行比较,结果表明:两者趋势一致,能够反映换热表面的综合性能,可以将其作为强化传热综合性能的评价参量。     

量子尺度下Ag纳米颗粒吸收散射特性建模及分析

以量子尺度下球形和棒形Ag纳米颗粒为研究对象，通过数值模拟的方法对其吸收散射特性进行建模分析。结果表明：修正模型的计算结果相对于经典模型而言，吸收峰的位置发生明显移动，且峰值明显减小。棒形结构Ag纳米颗粒的吸收峰可有效优化至可见光波段，且有较高的吸收因子值。     

内肋平板通道强化层流对流传热的场协同分析

为了研究含有内肋的平板通道的强化传热性能,文中建立了3种不同形状的内肋几何模型,采用CFD技术对以水为流体的平板通道内的强化传热性能进行了数值模拟,获得3种模型在层流并且定雷诺数条件下的速度场、压力场及温度场,基于场协同原理对其速度与温度梯度的协同效果和速度与压降梯度的协同效果进行分析和比较。通过分析综合传热性能增强因子获得强化换热情况最佳的内肋平板通道模型,为平板通道工程应用中的节能优化设计提供参考依据。     

热电站煤粉锅炉等离子点火器阳极冷却水系统优化

通过对等离子点火器阳极冷却水通道内的流场进行数值模拟,得到了不同冷却水进出方式、不同冷却水的流量及不同冷却通道长度时阳极表面的温度场,通过比较阳极冷却表面温度得出结论:随着进口冷却水流流量的增加冷却效果越好;随着冷却通道的长度增加冷却效果越来越好;上进侧出冷却水进出方式为最优方式。     

不同流动角度下锯齿型翅片的CFD模拟

对空气在锯齿型翅片内部流动和传热建立了三维数值计算模型,获得了五种不同流动角度下流体的温度场图、压力场图,摩擦因子,传热因子等重要数据,并通过这些图形、数据对流体流动特性和传热性能进行了比较,计算结果与文献所提供的实验数据进行对比,在整个计算范围内,传热因子j和摩擦因子f的平均偏差分别为6％和11％,所以运用CFD技术对研究不同流动角度下锯齿型翅片传热强化具有重要的指导意义。     

除湿条件下波纹通道内对流传热传质的数值研究

通过数值计算对紧凑换热器一种波纹翅片通道内除湿条件下周期性充分发展的对流传热传质情况进行数值研究。计算采用曲线坐标系下压力与速度耦合的SIMPLER算法,湿空气流动Re数的范围为100～1100,Pr数为0.71,Sc数为0.61。讨论了不同波纹高度、波纹间距对阻力与换热的影响,给出了不同Re数下的浓度场,并对动量、传热及传质进行了定量比较分析。计算结果表明,整体Nu数及fRe数随着波纹高度的增加或波纹间距的减小而增加;浓度随着Re数的增加沿着流动方向迅速降低;计算能较好的满足Chilton-Colburn相似,表明传热特性均可类推到传质特性中去。     

24对棒多晶硅还原炉的辐射传热数值模拟

在还原炉中制备多晶硅需要密闭且高温的环境,用传统检测方法获得炉内温度场分布比较困难。本文基于FLUENT仿真计算平台,对硅棒生长至50、100、150 mm时的24对棒多晶硅还原炉的辐射传热进行三维数值模拟,得出还原炉内不同硅棒直径时的温度场分布。通过比较模拟的出口尾气温度与多晶硅实际生产中出口尾气的温度,验证模拟结果的可靠性。探讨温度对多晶硅生长的影响,为操作人员在多晶硅生产中控制炉内温度提供理论指导。     

中深层U型埋管换热器数值传热模型精准度影响因素研究

为研究中深层U型对接井地埋管换热器与其周围岩土体传热过程的数值计算模型准确性,文章以实验项目地层与地温特征作为背景,建立了数值传热模型,基于有限差分法将控制方程进行离散求解,并用商用软件对模型进行了验证。定量分析了控制方程的坐标变化系数、数值计算的空间步长、时间步长、径向边界位置以及模拟运行时长等模拟条件变化对模拟结果的影响,为模型研究和工程计算提供了基础数据参考;定量地计算了U型对接井中拐点位置热干扰对换热器出口循环水温度的影响;对用于数值计算的几何模型进行了研究,建立了5种不同的几何模型,其数值计算结果中换热器取热量最大相差54 kW,最小相差0.75 kW,最大偏差超过5%。     

通道内置三维柔性元件强化传热特性的数值模拟研究

基于双向流固耦合方法,对流体通道内安插柔性元件的换热过程建立数值计算模型。分别计算了不同雷诺数下通道内安插刚性元件、传统柔性元件和新型三维柔性元件的速度场与温度场,调整新型柔性薄板的高度与通道高度之比进行多组计算,以验证新型三维柔性元件对换热效果的积极作用,并得到其最佳换热尺寸。结果表明：在换热的充分发展区域,三维柔性元件在扰流与避免后方蓄热等方面的效果优于刚性元件和传统柔性元件;当新型柔性薄板的高度与通道高度之比在13%~15%左右时强化换热效果最好;当Re为1 500时,换热的综合强化传热因子(PEC)可达1.25。     

旋转对带气膜孔和60°肋内冷通道流场影响的研究

为了更好地认识肋化通道的流动特性,采用非结构化网格及standardK—ε紊流模型,求解三维N—S方程,对带60°肋和气膜孔出流的旋转矩形通道内的三维流场进行了数值模拟,气动参数为：通道入口雷诺数60000,旋转数0和0．11,气膜孔总出流比0．22。重点分析了静止通道和不同旋转方向的旋转通道的流场分布。计算结果表明,静止通道由于斜肋的导流作用产生了平行于肋方向的速度矢量,旋转对流场的影响明显地强于肋对流场的影响。计算结果有利于理解肋化通道的强化换热机理以及孔流量系数的大小。