微尺度方波射流冲击阵列的传热特性研究

利用数值模拟研究微尺度下方波脉冲冲击阵列的传热特性,验证模型的合理性后,不断改变方波脉冲特性,分析各项参数对冲击换热能力的影响。通过分析流场云图,详细阐述了方波脉冲微射流强化换热的机理。计算结果表明:提高时均雷诺数可有效强化占空比为0.5的方波脉冲射流阵列的换热能力;通过改变脉冲频率来强化换热能力的实际效果与流态有关,在强化频段内,紊流的换热系数增幅可达20%,层流的增幅也可达到7.5%;在合理的参数条件下,方波脉冲射流可有效增强冲击效应和涡流扰动,从而强化射流阵列的换热能力。     

冲击射流换热研究进展

冲击射流冷却作为能有效地提高对流换热系数的冷却手段,具有良好的发展和应用前景。冲击射流流动和换热特性复杂,目前有很多学者致力于其换热机理、仿真和实验的研究并积累了大量的资料。通过对前人冲击射流换热研究的分析,从冲击射流的流动特点,影响换热效果的因素以及主要研究方法三个方面进行归纳,讨论了存在的问题以及今后的发展方向。     

射流冲击冷却系统实验性能研究

对一闭式射流冲击冷却系统的循环冷却性能进行了实验研究,讨论了循环流量和喷射压差对冷却循环系统性能的影响.为了分析射流换热性能的差异,对不同喷射压力和流量的工况进行分析,并通过对喷射腔内的喷射状态观察,与相关的换热试验性能进行了对比分析.     

旋转射流冲击凸台换热特性的数值模拟

运用重整化(RNG)的κ-ε模型对半封闭板内带旋流的射流冲击凸台的传热及流动进行仿真,研究了旋转射流冲击凸台时的流场特性以及凸台表面、侧壁和平板上的传热特性.分析了旋流强度(旋转数)、流动Re数、冲击高度H/D对传热与流动的影响.结果表明,不同Re数下旋流会削弱驻点处的冲击作用,从而使得驻点处的传热Nu数减小.在雷诺数Re=25 000时,在旋转数0相似文献   

泡沫金属对射流冲击强化换热的影响

射流冲击热表面能够对发热源的换热起到强化作用,在热表面添加泡沫金属可以对换热起到再次强化的效果,本文通过实验和数值模拟的方法,分析泡沫金属在射流冲击强化换热中的显著作用。     

冲击射流下旋转热管砂轮冷凝器传热特性

轴向旋转热管砂轮是用于强化磨削弧区换热的新型砂轮,其冷凝器换热性能的优劣直接影响整个热管砂轮的换热性能。本文结合冷凝器设计方法设计了热管砂轮冷凝器,并借助数值模拟的方法对轴向旋转热管砂轮冷凝器的换热性能进行分析,以优化旋转热管砂轮冷凝器的结构参数。研究不同的翅片高度(f=0～8 mm)、喷嘴到翅片顶部距离(d=3～11 mm)、低温空气射流速度(v_j=45～115 m/s)和砂轮转速(n=150～1 180 r/min)等对冷凝器换热性能的影响,结果表明：当翅片高度为6 mm时,获得最佳传热性能,对流换热表面传热系数约为459 W/(m²·K),与无翅片结构相比,对流换热表面传热系数提高36%;当喷嘴到翅片顶部距离为5 mm时,换热性能最好,传热系数为459 W/(m²·K);当低温空气射流速度提高时,对流换热表面传热系数随之提高,射流速度为115 m/s时对流换热表面传热系数最高,可达459 W/(m²·K),与射流速度为45 m/s时相比提高43%;当砂轮转速提高,对流换热表面传热系数也随之升高...     

两种双侧强化管管外R245fa降膜蒸发的实验对比

本文搭建了水平单管降膜蒸发实验台,以R245fa为工质实验研究两种三维翅双侧强化管降膜蒸发的换热特性。提出了新型Wilson-Gnielinski图解法,用于从实验的总传热系数中获得管内外表面传热系数。分析强化管表面结构对换热性能的影响,拟合出管内外换热关联式并提出强化换热方案。结果表明,与光滑管理论表面传热系数相比,Y型管的管内、管外换热强化倍率分别为2.12～2.94和2.27～5.54,T型管的管内、管外强化倍率分别为2.48～2.98和2.58～3.00。Y型管管外换热性能较好,T型管管内换热性能较好。Y型管的最佳喷淋密度(0.14～0.18 kg/(m·s))比T型管的最佳喷淋密度(约0.10 kg/(m·s))大;两种强化管表面传热系数均随热流密度的增加先上升后下降,但Y型管表面传热系数的变化速率较快;两种管子的换热效果均随蒸发温度的升高而增强。     

环形相变单元的蓄热装置设计及运行特性

通过对圆柱和圆环相变单元进行蓄放热性能实验,发现环形结构可有效降低蓄放热时间,提高相变材料蓄放热速率。采用环形相变蓄热单元,设计了一种新型相变蓄热装置,搭建了相变蓄热实验系统,对蓄热装置运行特性进行了分析。结果表明:蓄热工况下,增加换热流体流量,提高换热流体温度,可明显提高蓄热速率;放热工况下,增加换热流体流量可加快蓄热装置的热释放速率,但流量过大相变潜热无法及时释放,在冷水补水流量为4 L/min时,可多提供约44 L温度高于40℃的热水。根据实际生活用水,对间隔用水分别为5 min和10 min两种工况进行了放热实验,同样可以满足用水需求。     

两种池沸腾强化换热管的传热性能实验研究

对两种用于池沸腾换热的强化管在蒸发温度为5℃的工况下进行了水平管外传热性能的实验研究.两种管子为管内外双侧强化管,管外表面同属于TURBO-B类的强化换热管,但表面形状有区别.利用威尔逊图解法确定这两种管型的管内外换热系数的关联式,同时,根据实验测得的数据对这两种管型的换热性能进行比较.结合金相显微镜拍摄的外观形状,分析尺寸结构对强化换热管的换热性能的影响.结果得出:在相同工况下,准三角形形状的管内螺纹换热性能要比梯形好,且管内螺纹数越多,换热性能越好;在一定热流密度范围内,管外换热系数随着热流密度的增加而变大,这主要与管子外表面结构的凹穴半径、凹穴开口尺寸、次级表面通道的宽度和形状等因素有关,且翅顶表面刻画的浅槽有利于池沸腾换热.     

微胶囊相变悬浮液管内层流换热理论研究

基于Fluent软件,对定热流圆管内微胶囊相变悬浮液层流强化换热进行数值模拟。用修正换热系数比γ分析其换热影响因素。结果表明,体积浓度是主要影响因素,γ随其增加而变大,可大于2,管壁温可降低约25%。雷诺数和颗粒直径的增大,热流密度、相变温度区间和过冷度的减小都有利于其强化换热。最后提出一个热-动力性能比ε来综合评价微胶囊相变悬浮液的换热和流动性能。模拟结果对微胶囊相变悬浮液的进一步研究奠定基础。     

突扩膨胀射流冲击换热与流动的数值模拟

采用大涡模拟模型对突扩膨胀射流冲击平板的传热特性及喷嘴内部流场进行数值模拟,得到不同进口Re数,不同膨胀比情况下喷嘴内部流场和射流冲击平板时的换热效果,分析了不同进口Re数、膨胀比E、冲击高度H/d对换热和流动的影响.研究表明,与直喷嘴进行对比,由于膨胀喷嘴射流与周围介质的掺混、渗透作用使射流的流速大大降低,最大速度偏离几何中心,使得换热效果减弱,对加热平板的冷却具有不对称性,但使得整个换热板的平均冷却效果更加均匀.     

膨胀石墨基复合相变材料的结构与性能研究

以膨胀石墨(EG)为载体,石蜡为相变材料,利用EG对石蜡良好的吸附性,制备了膨胀石墨基复合相变材料。采用扫描电镜、差示扫描量热仪、RC-4温度记录仪、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射分析仪对复合相变材料的结构与性能进行了测试和表征。实验结果表明,复合相变材料是EG和石蜡的物理结合,随着EG含量的增加,复合相变材料的相变潜热和相变温度降低,但分散性提高,稳定性增强,导热性能增加;同时,蓄热时间缩短,效率增加,且蓄热过程中温度对复合相变材料相变时间影响明显;综合分析,要保证复合相变材料结构稳定和性能优良,EG的质量分数应控制在10%左右。     

双锥型凹穴微通道超临界CO_(2)流动传热特性研究北大核心CSCD

为实现印刷电路板式换热器(Printed circuit heat exchanger,PCHE)中超临界CO_(2)(Supercritical-CO_(2),S-CO_(2))高效低阻强化换热,提出一种基于处理表面强化换热技术的双锥型凹穴矩阵微通道模型。通过数值模拟不同锥体凹穴高径比、环绕型与对称型排列方式对流动传热特性的影响,得到S-CO_(2)在500—850 K范围下,各通道范宁摩阻系数、对流传热系数和综合强化指数等参数随入口流速的变化规律,并引入壁面平均涡强对局部流动与换热机理进行分析。结果发现:对流传热系数随壁面平均涡强的增大而增大,且增加速率随入口速度的增加而增大;环绕型矩阵排列相较于对称型更有利于通道换热;结合综合强化指数,双锥型凹穴结构能实现通道高效低阻强化换热,高径比为2的模型换热性能最优;通过壁面平均涡强对凹穴流动与换热机理的分析,由于双锥型凹穴结构内涡流的增强,平均对流传热系数得到增强,且主要影响边界层附近的流动与换热。     

凹槽结构对冲击射流流场和声场特性的影响研究EI北大核心CSCD

采用数值模拟和试验研究相结合的方法探究了开槽斜板对射流冲击噪声及壁面横向射流尾迹的影响,并分析了其降噪机理。试验方面,采用PIV技术和远场传声器弧阵列在半消声室内测量了冲击射流流场和声场特性,数值模拟则采用分离涡模拟方法(detached-eddy simulation,DES)和FW-H声学比拟法相结合的混合方法,数值结果与流场/声场试验测量结果吻合较好。研究发现:冲击斜板的存在增加了冲击射流流场上游方向的声辐射;所有压比下,斜板表面凹槽结构都能够明显抑制横向流动,但只在NPR>2.5时,开槽斜板才能较好的抑制冲击射流噪声;开槽斜板主要是降低2500 Hz附近的纯音幅值,对3500~4500 Hz内的多个纯音基本不产生影响,因为凹槽结构会耗散掉冲击射流滞止区内的旋涡对,但不会影响射流剪切层涡脱落频率(3750 Hz)及该频率附近的纯音;开槽斜板对横向流动的抑制效果高达46%,且不同槽宽、槽深的开槽斜板均能够有效控制冲击射流横向流动尾迹。     

激光器射流冲击冷却系统的模拟与实验

对一种紧凑式矩形阵列喷射冷却系统进行了系统设计、喷射性能模拟和实验。模拟采用Eulerian模型得出射流两相区相界面和不同壁面温差下的热流量及其在冷却表面的分布;通过模拟和实验比较,分析射流冲击冷却的特点及适用范围,并通过实验分析了冷却表面热流量与壁面温差的关系,以及该设计系统的冷却能力。     

含能射流冲击释能试验研究

通过建立动态能量采集系统对含能射流的冲击释能特性进行了研究,得到了不同冲击条件下含能射流撞击靶板产生的超压-时间曲线,确定了反应产物成分。结果表明:随着受到的冲击能量增加,含能射流形成的超压峰值与能量释放呈递增趋势,同时存在一个冲击能量上限使得射流内含能材料的化学反应达到饱和;释能机制为含能材料受冲击加载后发生氧化反应和铝热反应并释放能量,形成超压。     

基于ALE算法的高速水射流对船体表面冲击特性研究EI北大核心CSCD

为探究水射流清洗附着物对船体表面的损伤影响,基于ALE算法研究了不同入射角θ和不同流速v冲击船体表面过程中射流的冲击压力特征和应力特征。结果显示,随着入射角θ增大,靶件所受冲击压力会出现水锤压力与滞止压力阶段。高压水射流动能在适当入射角θ增加,入射角过大(θ=20°)反而会使其降低。以一定入射角θ冲击靶体时,由于剪切效应加强靶体表面与内部应力分布比垂直冲击时更复杂,得出对船体表面材料影响最小的参数组合和最大主应力与射流参数入射角和速度的拟合公式。研究结果对水射流清洗船体表面附着物的应用具有较好的理论意义与实际应用价值。     

高压水射流参数对材料表面强化性能的影响

高压水冲击强化是一种新的表面强化方法,通过改善零件的表面状态而提高疲劳寿命.本文通过淹没射流的方法,选用铝合金7075T651作为实验材料,研究了高压水射流工艺参数对冲击强化的影响规律,并测试了材料表面强化的效果.结果表明:试件经高压水冲击强化后,其拉伸疲劳极限比未强化和喷丸强化条件下分别提高了22%和6.6%.由于高压水强化比喷丸强化得到了更好的表面状态,强化后的表面轮廓连贯平滑、浅表层压应力高,因而能更大程度提高强化件的疲劳性能.     

相变微胶囊悬浮液传热性能的研究进展

相变微胶囊悬浮液作为一种潜热型功能流体,其独特的性能使其受到科研工作者的关注。在回顾了现有相变微胶囊悬浮液传热性能的研究进展,对相变微胶囊悬浮液的导热性能、对流传热特性分别进行介绍。讨论了悬浮液的体积浓度、雷诺数(Re)、斯蒂芬数(Ste)、努塞尔数(Nu)及无量纲过冷度等因素对相变微胶囊悬浮液换热能力的影响,以及相变微胶囊悬浮液管内换热特性。本文针对相变微胶囊悬浮液中添加纳米粒子(纳米Al_2O_3,纳米Fe,纳米TiO_2)和磁性材料对其导热系数和强化传热的提升情况进行了讨论,并指出了目前研究存在的问题和今后研究的发展方向。     

圆环腔内纳米流体自然对流的数值研究

采用Fluent软件对圆环封闭腔内的Ag-水纳米流体自然对流传热进行数值模拟,着重分析在不同瑞利数下Ag纳米颗粒的添加量和圆环内外壁半径比对圆环传热性能的影响.研究结果表明,随着瑞利数的增加,圆环间的换热强度不断加剧,换热由热传导逐渐向对流转变.添加纳米颗粒降低了换热性能,且随着颗粒浓度的增加换热效果不断恶化;同时,圆环半径比对换热有很大的影响,对一定的瑞利数而言随着半径比的减小,换热性能逐渐增强,且增大的趋势越来越显著.