抽吸式自然对流换热及扰流柱对其影响

用稳态法进行了竖直平行平板间加扰流柱的抽吸式自然对流换热实验研究,全面考虑了包括辐射损失在内的各项修正,得到了精度不低于10％的经验公式。实验发现,对于不加扰流柱的平行平板通道,当温差大于50℃时,换热系数随间距的变化存在极值;小间距加扰流柱时,扰流柱对流动的阻滞起主要作用,换热系数低于无扰流柱时的值。     

旋转对梯形扰流柱通道流动及换热的影响

采用数值模拟的方法,对在旋转情况下的有弦向出流的梯形扰流柱通道内的三维流场进行了模拟研究。重点研究了在固定出流比的情况下,不同转速对扰流柱通道内的流动情况及端壁平均换热系数的影响。计算结果表明：R_o不为0时,通道内的流场与静止时相比有较大变化,在扰流柱区域内的扰动强度明显增大,流动更加紊乱,在扰流柱区域和无柱区域内均有涡旋现象发生；当Re数一定时,通道的压降和端壁的平均换热系数随着旋转数R_o的增大而增加；旋转对扰流柱通道的压降和端壁换热系数有明显影响,旋转对扰流柱通道流动及换热的影响随通道数Re数的增大而增强。     

涡轮叶片尾缘典型结构的流动与换热特性研究

针对涡轮叶片尾缘"冲击+扰流柱"复合典型冷却结构,通过分析内部流场和换热特性,揭示"冲击+扰流柱"冷却结构中流动发展的过程以及冲击对压力分布和流场分布的影响,揭示涡轮叶片尾缘区内射流冲击扰流柱排通道内换热机理,详细分析了冲击下各个表面的换热情况。结果表明,压比的增大能够有效改善冷却通道端壁的换热性能,但同时增大了压力损失;在两种冲击距离下,n=3d换热效果优于n=6d,但是n=6d的下游换热覆盖效果优于n=3d。顺排时,冲击孔的平均换热系数大约是扰流柱的1.5倍;叉排时,冲击孔的平均换热系数大约是扰流柱的3倍,而其它部位的平均换热系数受排列方式的影响很小。因此,"冲击+扰流柱"冷却结构的匹配,对于优化涡轮叶片尾缘区域的换热及其重要。     

扰流柱对间断交叉肋流动换热特性的影响研究

为了探究扰流柱对间断交叉肋通道流动与换热特性的影响,针对不同扰流柱数量和排布位置建立了不同的交叉肋模型,并通过数值模拟的方法,计算了各模型的阻力系数比、强化换热系数以及综合热效率3个性能指标的变化情况。研究结果表明：随着扰流柱数量的增大,阻力系数比和强化换热系数逐渐增大,而综合热效率不断下降;在进口雷诺数为20 000时,14柱模型与32柱模型相比,阻力系数比升高了15.4%,强化换热系数升高了32%,综合热效率提高了2.6%;将相同数量的扰流柱排布在通道内的不同位置对综合热效率的影响并不明显。     

涡轮叶片尾缘端部冲击流动与换热特性研究

针对涡轮叶片尾缘吸力面热应力集中,容易造成叶片尾部烧毁的现象,提出端部冲击扰流柱结构,采用Realizable k-ε湍流模型和增强壁面函数分析涡轮叶片尾缘内部流场和吸力面换热特性,研究不同冲击孔与扰流柱排列方式的影响,揭示端部冲击扰流柱结构的流场与换热机理。研究表明,端部冲击扰流柱结构对于改善吸力面的换热效果要优于中间冲击扰流柱结构,对端壁的换热有显著提高;各表面平均换热系数均随着压比的增大而增大,顺排结构时,冲击孔换热最强,扰流柱换热次之;叉排结构时,冲击孔换热最强,隔板迎风换热次之;近距离冲击,顺排的综合效果优于其它几种结构,而远距离冲击,叉排的综合效果最好,其吸力面温度分布较均匀。     

具有浇注缺陷的扰流柱流动与换热特性的对比分析

采用数值模拟方法对两种具有浇注缺陷的扰流柱通道的换热和流动阻力特性进行了模拟,重点研究了断裂结构和束腰结构扰流柱的影响,并与完整扰流柱通道进行了比较。结果表明所研究的扰流柱通道与完整扰流柱通道相比,其换热效果和压力损失系数相差不大。具有断裂结构和束腰结构的扰流柱减轻了叶片的重量,降低加工精度,对通道的流动和换热特性的影响不大,甚至具有一定的强化传热作用。     

涡轮叶片尾缘扰流柱最佳形状的研究

以涡轮叶片尾缘中扰流柱的换热为应用背景，讨论了一定条件下获得最大换热量时扰流柱的形状曲线，系统分析了这种最佳曲线随扰流柱物性参数及几何特征变化的规律。     

涡轮叶片尾缘扰流柱对换热效果的影响

对一个有交叉排列圆形扰流柱的涡轮叶片尾缘冷却方案进行了数值研究.应用CFX计算程序对冷却方案进行了气热耦合计算,并对温度场、流场及换热系数的变化进行了详细的分析.结果表明,扰流柱对增强换热效果明显.     

分离结构扰流柱的叶片通道流动与换热数值研究

应用-两方程模型对分离结构扰流柱的叶片内冷通道的换热与流动进行了三维数值模拟研究,扰流柱的布置按简单叉排方式。计算结果表明:在本文的参数范围内,与完整扰流柱相比,分离结构扰流柱的换热效果略有增强,而阻力系数随之增大,分离位置居中的扰流柱通道的换热效果最好。随着开缝厚度的增加,通道表面换热效果和流动阻力系数均先略有增大而后逐渐减小。     

旋转对非圆形扰流柱排换热影响的数值模拟

对有非圆形叉排扰流柱排的旋转矩形通道的换热旋转效应进行了数值模拟。扰流柱排的几何参数为/=4,/=1.33,/=2.7。来流雷诺数=20000下,旋转数o=0～0.3时对三种不同形状(方形、钻石形和液滴形)的扰流柱旋转矩形通道的换热研究。结果表明:迎风面与背风面的平均数都随着o的增加而增大;钻石形扰流柱排通道的换热最强,其次为方形、液滴形;此外,研究发现随着旋转的增强,矩形通道端壁各段的换热变化呈现出不同的规律,进口区端壁的换热会增强,而扰流柱排区以及尾缘区的换热则先减后增。     

扰流柱构型对层板冷却特性的研究

在扰流柱体积一定时,通过数值模拟研究了扰流柱构型对多孔层板冷却性能的影响。计算结果表明:扰流柱构型的改变对射流冲击和气膜冷却的影响较为微弱,对环腔内部的对流换热影响较大,故对层板结构的综合冷却效率有一定的影响。在文中研究的六种扰流柱构型的层板结构中,圆形扰流柱构型外表面相对较为顺滑,能够较好地匹配冲击射流形成的壁面射流特征,综合冷却效率最高。     

静叶前缘冲击-凸起扰流结构复合冷却的数值研究

为了改善燃气透平叶片冲击-凸起扰流结构流动与换热特性,构建了3种复合冷却叶片：无凸起结构V1,分别在前缘与冲击孔错列布置两种泪滴型扰流柱V2和V3,采用SST k-omega湍流模型,在8种不同质量流量比(MFR)工况下分析3种叶片的流动与换热特性。结果表明：针对C3X叶型布置的泪滴型扰流柱能有效改善叶片的换热特性;低MFR工况下,V3结构性能更优,冷却效率可提高9.29%;增加MFR可以同时改善流动与换热特性,当MFR从0.25%增加到1.00%时,3种叶片的压力损失系数先增大后减小;随着MFR从0.25%增加到2.00%,V2和V3结构冷却效率的提高率逐渐降低;在MFR≥1.00%时,V3结构的流动与换热特性均优于V2。     

雪花型层板结构冷却特性的数值模拟研究

设计了两种孔间距比的雪花型层板冷却结构，采用有限体积法求解三维可压缩的N—S方程对其内部流动和换热进行了数值模拟。网格划分采用非结构化网格，湍流模型为Realizableκ-ε双方程模型，近壁处湍流采用壁面函数法处理，采用SIMPLE算法求解速度与压力的耦合。计算获得了这两种冷却结构内部各气流参数的三维分布及流动阻力特性和换热特性。结果表明，层板内部的流场结构十分复杂，射流冲击后在扰流柱前反卷形成驻涡，呈雪花形分布的扰流柱阵列的存在对气流起到了较好的分流和引导作用，使气流在冷却通道内分布更为均匀，改善了层板换热的均匀性。数值计算对于改进层板内部结构优化设计有着重要的实际应用价值。     

内置扰流柱列太阳能集热管的换热分析

抛物型槽式太阳能集热管在运行过程中外壁受到非均匀太阳热流的加热,由此诱发的热应变和弯曲变形易导致集热管的失效。该文运用计算机模拟的方法研究内置扰流柱列太阳能集热管的换热性能,模拟结果表明,雷诺数、柱单元截面形状、柱单元高径比对内置扰流柱列集热管的周向截面温差、内壁面努赛尔数有明显影响。扰流柱列可为改善太阳能集热管的换热性能提供可能性。     

微尺度阵列射流冲击流动与换热特性研究

针对微尺度阵列射流冲击结构的流动与换热特性,选取冲击孔为D=0.4mm、0.5mm、0.6mm,冲击距H/D=1.0、1.5、2.0,叉排和顺排结构的长圆形扰流柱,雷诺数Re范围为1000~10 000,保证与真实燃气轮机工况相等的气动参数下,对微尺度列射流冲击结构的流动与换热情况进行分析比较,结果表明:在相同的雷诺数下,长圆形扰流柱的排列方式对冲击靶面平均换热影响很小,对局部换热分布影响很大,叉排方式的换热分布均匀、温度梯度小;随着孔径的增大,下游强换热面积覆盖区域增大,但是在相同的流量下,D=0.4mm的靶面平均换热系数是远高于D=0.6mm;靶面平均换热系数随着冲击距H/D的增大而减小。因此,在最小的冷气量下,尽可能减小涡轮叶片内冷结构的尺寸可大大增强内通道的换热效果。     

流体流过带折流板通道时的流动及传热数值研究

对常物性流体在通道内的周期性充分发展层流流动和换热特性进行了二维数值计算分析。所研究的通道是由两平行平板布置于中心线位置的一系列折流板构成。平行平板保持温度恒定，折流板则分成完全导热和绝热两种情况，对不同几何参数，Re数和Pr数下的流动和换热性能进行了数值研究。文章还给出了系统流函数图和局部换热系数分布情况。     

确定对流热损小的平板集热器空气夹层最佳间距的理论和实验研究

本文讨论了对流热损小的太阳能平板集热器空气夹层间距的选取问题。给出了用瞬态卡计法得到的平板空气夹层内自然对流换热的分区准则关系式,分析了对流换热密度随空气夹层间距的变化,确定了第一和第二有利间距的范围。还介绍了在不同工况下不同的间距对对流热损影响的实验研究。确定的合理的间距为4～6cm。     

基于扰流作用的凝汽器强化换热技术原理分析

针对湿冷机组凝汽器的强化换热,从工程应用的角度分析了通过扰流作用实现强化换热的基本技术原理,即采用一定技术手段通过减弱边界层对流动和传热的影响,达到减小热阻、提高换热系数的目的,并结合实验数据对换热系数提高情况进行了验证,结果显示,有扰流作用的管内换热,其换热系数较光管至少高出20%。     

空气横掠矩形翅片椭圆管束换热规律的数值研究

采用Fluent软件对矩形翅片椭圆管束空气侧的对流换热情况进行了三维数值模拟，获得了不同流速下翅片表面温度分布，分析了迎面风速与换热系数之间的关系，随着速度的增大，空气侧的换热系数增加，并拟合了换热计算公式。同时分析了不同翅片间距对换热的影响因素，随着翅片间距的增大，空气侧换热系数增加，而且随着Rg数的增加，换热的强化更加明显。     

几种带冷却结构的双层管换热及流动对比

对相同质量流量下的光管、双层光管、带冷却结构（肋、扰流柱、凹坑、螺旋通道）的双层管等不同结构的管流动进行了流固耦合三维数值模拟,获取了固体壁温的分布特征;对各结构下,外层壁冷热侧温差、冷气温升、流动特性及综合换热效率进行了研究分析。研究结果表明：相同质量流量下,带螺旋通道双层管的外层壁冷热侧温差最小、综合换热效率最高;凹坑结构双层管与双层光管的流动及换热特性相似,流阻较小但换热效果也较差;扰流柱和肋结构双层管的流动换热特性相近,其温度分布均匀性、换热量介于双层光管和螺旋通道双层管之间,其流阻大且综合换热效率低。