管道内冰浆流动压降特性模拟和实验研究

本文采用以颗粒相动力学为基础的Euler-Euler模型,利用FLUENT研究冰浆在水平直管、90°弯管和T型管中的流动压降特性(计算过程不考虑相变)。模拟结果显示,在管道入口处压降较明显,90°弯管拐弯后内侧压力小于外侧,T型管在分流直角拐角处出现压力最高点和最低点。冰浆流动实验发现,冰浆单位压降随流速和含冰率的增加而增大,且3种管型中直管压降最小,T型管压降最大。对比实验与模拟结果,单位压降随流速的变化趋势一致,且误差在20%以内,但在大流速时,模拟值大于实验值。     

冰浆流体流动与换热研究综述

介绍了冰浆流体的特点、应用以及固液两相流体等效比热的概念及其在冰浆流体中应用的困难;概述目前国内外冰浆流体的传热性能、流变模型和流态以及粘性和流动阻力的研究成果,指出由于固液两相密度的不同导致了在不同流速下冰水分层的现象;同时对冰浆流体的的研究进行了综述,最后提出了关于冰浆流体的进一步研究建议.     

冰浆流动及传热特性研究进展

通过综述近年冰浆流动特性方面的研究，介绍不同的冰浆模型，并讨论冰浆在管内流动的压降及流型。然后从冰浆导热系数开始，综述冰浆的传热特性，讨论不同表面换热系数和相应的Nusselt数，为研究冰浆的流动和传热特性提供借鉴。     

水平直管内冰浆流动过程冰晶粒径演化研究

本文采用实验研究与数值模拟相结合的方法,研究了冰浆在水平直管内流动过程中冰晶粒径的分布及其演化规律。通过CFD-PBM耦合模型模拟研究冰浆在不同过冷度、流速、含冰率下冰晶粒径分布及其演化规律,并通过实验对数值模拟结果进行验证。结果表明:在含冰率为15%的冰浆管道入口处,冰晶粒径数量密度分布均近似高斯分布;随着冰浆流速和含冰率的增加,沿流动方向中心轴的冰晶平均粒径增大,截面冰晶粒径分布越不均匀;流速越小、含冰率越大,冰晶粒径的长度数量密度分布曲线的峰值升高,峰值所对应冰晶粒径的平均值减小。     

翅片空冷器内外侧流体流动数值模拟与特性研究

翅片空冷器在电站中发挥着重要作用,其冷却方式采取空气为冷却介质,取代了传统的水冷却介质。因空气冷凝器暴露在空气中,与周围空气是进行热交换,其环境风场则会对空冷器运行产生较大影响。应用FLUENT软件,对翅片空冷器内外侧流体流动数值进行模拟与特性研究。在分析翅片空冷器内外侧流体流动数值特性的基础上,提出研究结论。     

基于CFD-DEM耦合的固定床管式反应器流体流动特性数值模拟

采用计算流体力学(CFD)-离散单元法(DEM)耦合法对催化剂颗粒堆积密度不同的固定床管式反应器内部的流体流动特性进行数值模拟,探索流体在通过床层时速度场、压力场的分布规律。结果表明:增大颗粒下落的初始速度能够增大床层的堆积密度,采用5 m/s的初速度堆积的床层比以自身重力自由填充的床层堆积更多的颗粒,床层的孔隙率减小了6.64%,床层的堆积密度增大了5.48%;堆积密度的增大可使床层的压力降最多增加44.29%,使介质在床层内的停留时间增加,接触时间延长。     

循环流化床底部区域流动特性的数值模拟

基于欧拉两相流模型计算循环流化床底部区域的流动特性。在低气速(1.0～2.5m/s)、低循环量下(5.2～34.5kg/(m2·s)),模拟时黏性采用层流模型取得了较好的效果。实验采用光导纤维探头测量仪测量流化床底部区域3个截面的局部颗粒浓度,模拟计算了循环流化床底部3个截面的颗粒浓度的径向分布,并同循环流化床装置的实验数据进行了对比。结果表明,数值模拟计算与实验结果相吻合。     

磁性液体管道流动的数值模拟

通过将磁性液体的磁化曲线用一个反正切函数来模拟，并且将磁场体积力写成Az的函数形式来模拟磁性液体在圆管申的流动。结果表明，圆管内的磁性液体有最大流量时，磁性液体流在靠近永磁附近呈紊流状态流动，在圆管的最右端，大致呈层流状态流动；圆管内的磁性液体净流量为零时，靠近永磁的磁性液体在原地呈激烈的涡旋流动状态．     

真空水力输送管道的数值模拟研究

分析了不同类型真空排水系统水力输送的研究重点。讨论了真空水力输送管道的流动形态及其非恒定流问题。介绍了一种用于真空水力输送管道模拟的气液双流体模型。以室内真空排水系统中常见的真空污水收集单元为例进行了数值模拟,得到了管道中持液率和压强的瞬态变化过程,对结果做出分析,可为系统的优化设计及运行提供参考。     

热声系统内交变流动特性的数值模拟

对热声系统中交变流动的声场与流场分布进行了数值模拟,得到了热声谐振管和回热器(板叠)内的压力和速度分布及二者之间的相位关系.数值模拟表明:在谐振管内,在模拟的边界条件下,径向速度分布出现"环形效应",流动分为核心区的完全湍流流动和湍流边界层内的粘性流动;对于水力半径和粘性渗透层深度相当的热声板叠,其内速度分布逐步出现"环形效应",流动介于层流和湍流的过渡区,为过渡态流动,在流道的大部分区域压力和速度振荡的相位差趋向于π/2;对于水力半径和粘性渗透层深度之比较小的热声回热器,其内交变流动的流动特性与稳态流动的相似,速度的径向分布为抛物线形,类似于定常流动的层流速度分布.     

均热板散热器的实验研究与数值分析

通过对一款内部具有烧结铜粉柱体作为支撑结构的均热板进行热阻分析研究,并利用商业软件Fluent对均热板进行数值分析,其热源的热流密度在5～23W/cm2间变化,当热流密度达到23W/cm2时,均热板蒸发面热源中心点处的温度接近319K,整个蒸发面的温度分布均匀.而相同条件下尺寸相同的铜板中心温度高达367K,均热板可以解决高热流密度下的散热问题,且均热板受重力影响非常微小,数值模拟和实验结果表明随热流密度升高二者误差将减小.     

多元平行流冷凝器数值模拟

介绍了多元平行流冷凝器的结构特点和前人的研究成果,对平行流冷凝器的流动和传热特点进行了深入分析,在此基础上运用分布参数法建立了稳态数学模型,对某种规格的平行流冷凝器在一定工况下数值模拟,计算得到不同迎面风速下平行流冷凝器流动换热情况。结果表明,多元平行流冷凝器在冷凝换热时较常规换热器具有显著优越性,迎面风速对冷凝换热的影响存在一个临界范围。     

垂直U形管内含油制冷剂流动的数值分析

利用EES软件对直接膨胀式地源热泵系统中U形埋管换热器内含油制冷流动状态进剂行了模拟分析。模拟分析结果表明:含油制冷剂压力沿U形埋管先缓慢增加后减少;温度沿U形埋管先增加后减少,进入过热区后急剧增加;在U形埋管上升管段中含油制冷剂不存在泡状流,以弹状流和环状流形式存在,且以环状流为主;最小回油速度随U形埋管管径的增加而增加。计算结果和实验结果的对比表明实验系统能够正常回油。     

基于垂直U型埋管换热器的圆柱源理论及其应用研究

基于经典常热流圆柱源理论,引入叠加原理与负荷累积思想将其发展为能够适用于长时期短时间步长变热流地源热泵系统模拟的变热流圆柱源模型,并引用实例从理论与实验两方面对改进模型的有效性进行了验证。将圆柱源理论模型应用于太阳能-土壤源热泵系统联合供暖运行性能的数值模拟,结果表明：对于青岛地区,太阳能-土壤源热泵联合供暖运行模式相比地源热泵单独运行节能8．3％。14．5％,就各运行模式而言,带有蓄热水箱的联合运行模式二效果最佳;通过优化进一步得出：其设计可按能量比例63％与37％或尺寸比例13．8m（埋管）/m^2（集热器）来分别确定盘管长度与集热器面积的大小;至于系统经济性,只有当单位面积集热器价格小于5．81m埋管所需费用时,SESHPS在经济上才是可行的。     

蓄冰球内冰球上浮融化的数值模拟

本文利用二维不稳态导热方程，对蓄冰球内冰球上浮的实际融化过程进行理论研究。首先建立数学模型，并运用计算机程序计算出不同时刻、所有节点的温度变化和冰球的形状变化。     

喷水室喷嘴内部及喷嘴出口流场数值模拟

利用计算流体软件FLUENT建立了喷水室内喷嘴及喷嘴出口外部流场的三维数学模型。采用标准κ-ε湍流模型模拟了喷嘴内部及出口外部流场,并根据各种情况分析了喷嘴参数对流场速度分布、压力分布和出口速度的影响。结果表明,喷嘴的扩散角和扩散段尺寸对喷嘴及出口流场影响较大:喷嘴的扩散角直接影响喷嘴出口后液滴的方向和速度大小,并影响流场的湍流分布情况,影响流场的紊流区域分布,最终影响水滴与风流的热湿交换;扩散段尺寸影响流场压力分布,特别会产生负压区直接影响射流后液滴的状态。     

低雷诺数的孔板计量数值模拟及其应用

以计算流体力学为工具,详细分析计算了流体流过孔板的层流流场分布以及压力降。计算了β=d/D=0．5时的流出系数,并根据计算结果拟合出流出系数与Re的关系式。在以往孔板的层流流场模拟中,雷诺数不超过150,而作者所编的计算程序能够计算雷诺数从0～500之间所有孔板流场,从而为实际应用奠定了良好的基础。     

离心泵蜗壳效应数值模拟与分析

利用FLUENT软件结合有限元体积法和Navier—Stokes方程,通过数值模拟方法研究离心泵蜗壳内的二维流场情况。根据分析结果表明离心泵的蜗壳壁面随着与叶轮距离的增大,受到的冲击越小。蜗壳出口处的壁面位置会存在低压区,对离心泵的内部流场造成能量损耗。利用数值模拟的方法,对离心泵蜗壳的设计优化提供了理论依据。