层流脉动流中平行圆柱体对流换热的实验研究

为研究脉动流中圆柱体的对流换热特性,搭建了脉动流强化传热实验台架,研究不同雷诺数(Re=563 1689)、脉动频率(f=15 59 Hz)和压力振幅(prms=25～150 Pa)的脉动流中平行圆柱体的对流换热问题,获得了相对努塞尔数的经验公式Nur(f,prms,Re)。结果揭示了低频脉动流能显著增大平行圆柱体的对流换热系数,最大相对努塞尔数可达4.5以上。此外,固定雷诺数和脉动频率时,圆柱体表面平均温度随压力振幅的增大而非线性下降,但相对努塞尔数随压力振幅的增大而线性增加;固定压力振幅和脉动频率时,相对努塞尔数随雷诺数的增大而降低。     

非稳态流动下浮动核反应堆管内热工水力特性数值研究

受海洋条件影响,浮动核反应堆（FNR）回路冷却剂会发生周期性流量波动现象,影响系统热工水力特性。通过理论推导和数值模拟相结合的方式,研究了脉动流条件下管内速度与温度分布特性,并对比了不同数值模拟边界条件对脉动流条件下圆管内速度和温度分布的影响。结果表明：高频脉动流条件下,管内层流在壁面附近会出现回流现象,并且壁面效应会随着脉动频率的增大而增大,使用脉动速度入口和压力出口作为数值模拟边界条件无法预测出这一回流现象,而使用波动的压力入口和流量出口可以捕捉高频脉动流的回流现象;脉动流条件下,管内温度波动幅度随脉动频率的增大而逐渐减小;数值模拟较好地模拟脉动流条件下管内的温度,误差小于2%,为使用数值模拟方法准确预测脉动流流场与温度场提供参考。     

基于贝叶斯正则化BP神经网络的超临界二氧化碳流动阻力特性预测

超临界二氧化碳（S-CO2）流动摩擦阻力特性尚不明晰,现有阻力预测公式泛化能力不强。对S-CO2在垂直上升光滑圆管中进行湍流流动的阻力特性进行了实验研究,系统分析了不同质量流速、压力和热流密度对S-CO2流动摩擦阻力的影响,实验参数范围为质量流速750~ 2 200 kg/(m2·s),流体压力10~20 MPa,热流密度200~340 kW/m2以及主流温度60~500 ℃（远离拟临界点）。实验结果表明:S-CO2流动摩擦阻力随热流密度的增加而减小,这有利于 S-CO2发电的大规模工程应用;S-CO2流动摩擦阻力随压力的增加而减小,主要原因在于压力增加导致CO2流体密度增加。根据实验数据,构建了贝叶斯正则化BP神经网络模型,实现了对S-CO2流动摩擦阻力的有效预测。预测值与实验值的相关系数R=0.998 6,超过98%的预测值均在10%的误差范围内,表明该模型拟合精度高,具有较好的泛化能力。     

液力变矩器内三维非定常动静干涉流动计算

为研究液力变矩器内泵轮、导轮和涡轮间动静干涉引起的三维非定常流动特性,利用滑移网格技术和RNG k-ε湍流模型计算液力变矩器内湍流流动,得到泵轮全流道内流体压力的主要特征。仿真结果表明:泵轮全流道内流体压力脉动明显;在涡轮转速不变的情况下,压力脉动峰值与半径成正比;在相同半径处,压力脉动峰值与涡轮转速成反比。此外,由压力脉动值的频谱分析结果可知:随涡轮转速或监测点半径变化,泵轮全流道内各监测点压力脉动的频率成分基本一致,但各影响频率成分所占的比例不同。     

颗粒相双尺度湍流模型及其在提升管稠密两相流中的应用

稠密两相流动是当前国际上的研究热点,大多数湍流模型都基于单个时间尺度及长度尺度,然而实际的湍流脉动包含了很宽的涡旋尺度范围及时间尺度范围。为了较合理地模拟湍流脉动及其所造成的各向异性,基于多尺度概念,该文建立了颗粒相的双尺度湍流模型,包括颗粒相大尺度脉动湍动能方程,小尺度脉动湍动能方程,大尺度脉动能量传递率方程,小尺度脉动耗散率方程等。利用该模型对循环流化床提升管内的稠密气固两相流动进行了数值模拟,所得颗粒浓度及速度分布和实验数据吻合较好,该模型的结果较kf-ef-kp-ep-q两相湍流模型的结果有所改进。     

波动载荷下弓网滑动电接触载流特性研究

为获取波动载荷下弓网滑动电接触载流特性,利用FCH-03型销盘式滑动电接触摩擦磨损试验机模拟弓网接触状态,进行强电流密度、不同速度与波动接触压力条件下的浸金属碳/铜对磨实验。根据实验数据获得载流效率、载流稳定性在不同条件下的特性规律,并针对影响受流的运行速度、接触电流、波动接触压力等因素作出深入的机理分析及电弧能量干扰相关性分析。研究表明:载流效率随接触压力振幅的增大而减小,随接触压力频率的增大呈较小的增大趋势。载流稳定性随接触压力振幅的增大而减小。低速时基本不随接触压力频率变化;高速时随接触压力频率增大呈先增大后减小。弓网离线及离线电弧是导致高速弓网系统载流质量下降的主要原因。     

窄环隙内层流脉动流动特性分析

为分析脉动流动状态下的热工水力特性,通过建立数学模型,对窄环隙流道内的层流脉动流动特性进行分析。研究结果表明,脉动流对环隙内速度及相位差径向分布有较大影响。当脉动频率较小时,窄环隙内的速度径向分布与稳定流动相同,相位差在整个流道截面为恒定值;随着脉动频率增大,速度径向分布出现"环状效应",相位差沿径向呈现近似抛物线型分布;且脉动频率及流动尺寸越大、或流体粘性越小,脉动对速度及相位差的径向分布影响越明显,而脉动振幅变化对速度及相位差的径向分布没有影响。     

翅片管外有机工质TFE凝结换热特性研究

翅片管外有机工质换热特性（凝结换热系数及液膜热阻）影响冷凝器的换热性能。理论模型基于努谢尔修正膜理论,为提高计算精度,将翅片管沿管周向划分有限个微元角,建立各个微元角内翅片侧壁和翅片间基管处的层流膜状凝结换热模型,迭代求解各个微元角内的壁面温度,根据各微元角壁面与饱和蒸汽温差,推导翅壁面及翅间基管上的液膜热阻和换热量,最后求解管子平均换热系数。管壁温度随圆周角θ增大而减小;翅壁及基管上液膜热阻随圆周角θ增大而增大;基管上液膜热阻大于壁面上液膜热阻。与实验值比较,理论模型计算精度高于积分解法计算值。     

多喷嘴汽-液两相喷射器的工作特性研究

对以湿蒸汽为工作流体的多喷嘴汽–液喷射器机制进行研究,利用质量、能量及动量守恒方程建立了喷射器工作特性一维理论模型。模型求解过程中,采用两相临界流均相平衡模型计算单喷射蒸汽喷嘴的临界流速,并利用多喷射速度系数对其修正,得到多喷射蒸汽喷嘴的出口速度;综合考虑Cattadori的壁面力和Howard的喉部压损理论对流动的影响来确定混合室阻力。为验证模型的正确性,设计以湿蒸汽为工作蒸汽的实验台,并采用多喷嘴喷射器作为实验元件。研究结果表明:容积喷射系数随压力比的增大而减小,且增大喷射器的截面比可使容积喷射系数增加,但缩小了喷射器的工作范围;容积喷射系数随蒸汽干度的增大和过冷水温度的升高而减小。理论计算结果与实验值基本相符。     

波动载荷下弓网动态接触电阻特性研究

在实际的列车运行过程中压力载荷是以正弦形式波动变化,波动载荷对弓网系统中的接触电阻特性有重要影响。文中利用销盘式高速载流摩擦磨损实验机模拟弓网系统中的压力波动状态,研究了波动载荷、滑动速度和接触电流对动态接触电阻特性的影响,结合表面形貌对其变化规律产生的原因进行了分析。结果表明:载流滑动接触且压力波动频率一定时,动态接触电阻随压力波动幅度的增大先减小后增大;压力波动幅度一定时,动态接触电阻随压力波动频率的增大而缓慢增大;波动载荷条件下,动态接触电阻随滑动速度的增大而逐渐增大,随接触电流的增大而逐渐减小。高温电弧和接触温升是导致动态接触电阻变化的主要原因。     

脉动流条件下带突起内翅片管强化传热数值研究脉动流带突起内翅片管强化传热数值研究

对一种周期性带突起纵向内翅片管通道内的流动与传热特性进行了非稳态三维数值模拟。分析了带突起内翅片管通道在进口流速呈正弦波脉动流时其横截面二次涡流在1个脉动周期内的变化规律；得到了内翅片管平均Nu数及阻力系数f在一个脉动流动周期内的变化规律；同时进一步计算分析了不同脉动流脉动频率对内翅片管传热性能及阻力性能的影响。研究表明：在脉动流动的影响下纵向内翅片管的传热能力得到强化，随着脉动频率的增加，纵向内翅片管传热系数的增大幅度逐渐大于阻力系数。     

气固两相流瞬态传热的混沌研究

利用瞬态热流计及桥式电路检测技术在电加热圆管上对气固两相流传热过程中的瞬态传热特性进行了试验研究,在此基础上利用混沌理论对气固两相流传热的内在规律进行了分析和探讨,并进一步引入Ｋ熵的概念对气固两相流传热系统的混沌程度进行了定量分析。     

叶片旋流管内核心流强化传热分析与结构优化

管内湍流强化传热方法一般是增加壁面换热面积,但这会显著提高管内流动阻力。本文根据管内核心流强化传热的原理,提出了一种高效低阻的叶片旋流管,分析其传热强化的机理,建立相应的物理和数学模型。数值分析的结果表明,在圆管内置若干组旋流叶片后,可显著强化管内湍流换热,且流动阻力的增幅低于换热强化的增幅;当常温水流过管长为960 mm,管径为20 mm的圆管,且在管内核心流区域设置4组4叶片旋流单元时,其性能评价系数SPEC在Re数为3 000~15 000的范围内均超过1.5,最高可达1.9左右。     

垂直管煤粉高压密相气力输送特性的模拟研究

基于颗粒动力学理论,采用k-e-kp-e p湍流模式,对垂直管内高压密相上升流的三维流动行为进行了数值模拟,其颗粒浓度高达30%,并对部分模拟结果进行了实验验证。模拟过程中考虑了气固两相之间的湍流相互作用,得到了两相速度分布、浓度分布和湍流强度分布,考察了表观气速、输送压力和煤粉粒径对流动行为的影响。模拟结果显示：表观气速的增加导致压降梯度先减小后增加,导致煤粉浓度减小;输送压力的减小导致压降梯度减小;煤粉粒径的增加导致压降梯度增加。通过实验得到了表观气速和输送压力对压降梯度的影响。数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

换热器总传热量偏差的数值模拟研究

应用理论分析和数值模拟的方法，研究了换热器因各股流道流速分布不均匀而造成的总传热量偏差。研究结果表明，在恒壁温的条件下，当各流道流体流速不均匀程度达到4倍时，换热器的总传热量偏差在3%以内，而进出口压降将增加约23%。     

高压浓相粉煤气力输送特性研究

在输送压力可达4.0 MPa、固气比高达740 kg/m3的高压气力输送试验台上，用氮气进行粉煤高压浓相气力输送试验研究。分别在不同的输送差压、风量和压力等条件下进行了输送试验，考察操作参数对煤粉质量流量和固气比等气力输送特征参数的影响。结果表明，煤粉的质量流量和输送固气比随着输送差压和压力的升高而增大。随着注入速度的增大，输送固气比呈先增大后减小的变化趋势。总风量增大时，煤粉的质量流量随着气体流量的增大而增大。总风量不变时，在固气比的最小值左侧，充压风量的变化对输送参数的影响起主导作用，在固气比的最小值右侧，流化风量的变化对输送参数的影响较大。随着煤粉的输送流量的增大，固气比先增大后减小。     

对流换热对覆冰导线高频融冰温度分布的影响

根据流体力学的基本原理,应用有限元分析软件ANSYS建立覆冰导线高频融冰时的外流场模型,得到覆冰导线高频融冰时的周围空气流场、压力场分布规律及覆冰导线表面对流换热差异性。分析了高频融冰过程中的热量损失和对流换热的影响因素,通过电磁与热分析,揭示了高频激励融冰过程呈不均匀非对称融冰规律,覆冰导线迎风侧压力大、温度低,背风侧压力小、温度高,表明不均匀对流换热使覆冰导线背风侧先融化,迎风侧后融化。在环境温度和覆冰厚度一定的条件下,覆冰导线外表面温度随对流换热系数的增大而降低。     

圆形微肋阵肋间距对换热及流动特性数值分析

由微肋阵构成的换热器是解决大规模集成电路存在热障问题的装置.基于CFD软件,对3种不同肋间距的圆形微肋阵进行模拟计算,分析了在不同质量流速和热流密度时肋间距对换热和流动特性的影响,并得到最佳的肋间距.结果表明,出口干度与热流密度和肋间距成正比,与质量流速成反比.压差与热流密度和质量流速成正比,与肋间距成反比.相同工况下...     

直接空冷凝汽器翅片散热器流动传热特性

为了给直接空冷散热器的优化设计和直接空冷机组的运行提供一定的参考,采用CFD方法,研究单排扁平管在不同迎面风速和环境温度条件下翅片通道内流场和温度场分布,得到空冷凝汽器冷却空气对流换热的表面换热系数和压损随迎面风速的变化规律,并通过拟合得到对应的关联式。结果表明：随着迎面风速的增加,表面对流换热系数和压降均有显著增加;环境温度的变化对空冷单元的散热量影响较大。研究结果对于直接空冷的运行设计具有重要的意义。