密闭二维腔内水中热声波的数值模拟

以边长为1mm密闭二维腔中的液态水为研究对象,用数值计算的方法,通过在左侧边界施加阶跃温度或阶跃热流来产生热声效应。分析水中热声波的产生与传播特性,并研究右侧边界中点产生的热通量的强度。计算结果表明,在相同的热边界和几何边界条件下,液态水中热声效应引起的压力波幅值和热通量远大于空气;当加热阶跃温度不同时,水中产生的压力波幅值和热通量随温度升高而急剧增大;当阶跃热流加热时,压力波和热通量与阶跃温度加热时的有较大差异。     

超临界二氧化碳布雷顿发电循环压缩机实验研究进展

压缩机是超临界二氧化碳（S-CO₂）布雷顿发电循环（闭式循环）的核心部件。本文总结了国内外S-CO₂压缩机实验研究进展,包括主要测试平台及最新实验测试结果,重点关注不同功率等级的S-CO₂离心压缩机所采用的技术路线,从结构设计、气动性能以及相关运行测试问题等方面,对现有S-CO₂离心式压缩机实验研究中存在的共性与特殊性问题进行了总结与分析。此外,中国科学院工程热物理研究所完成了国内首次MW级S-CO₂闭式循环离心式压缩机多进口工况全载实验,最高实验转速32 000 r/min,质量流量约13 kg/s,总压比接近2.0,等熵效率82%。本文对该实验测试平台及相关实验研究进展进行了详细介绍。     

考虑钻具磨损内热源的深水钻井循环温度场研究

深水钻井循环温度预测关系到钻完井工程的质量及安全可靠性,但目前研究较少。针对深水钻井作业特点,考虑钻头机械磨损、海底增压流量等因素建立了深水钻井过程中井下循环温度场瞬态传热模型,并与南海深水区LS25-1-2钻井实测瞬时数据进行了对比验证,结果表明:本文模型计算结果与实测数据吻合度高,具有较高的可靠性;井下循环温度受钻头机械磨损、井底增压流量的影响较大,因此在计算分析井下循环温度时必须考虑钻头机械磨损和井底增压流量的影响。本文研究成果可为深水钻井井下循环温度的预测提供参考。     

数据机房用分离式热管散热器运行特性分析

信息化水平的不断提高直接带来了数据中心耗电量的急剧增加。数据机房不同于一般的公共建筑,考虑到隔热、隔湿及洁净度的要求,即使在冬季也需供冷降温。而在满足散热需求的前提下,最大限度利用自然冷源则是降低空调能耗的最有效方法。但目前自然冷源的利用中常出现受环境影响大、节能效率低等问题,热管式散热器能将室内外空气完全隔绝,具有启动温差小、体积小、安装灵活等优点,在机房节能中有很大的应用潜力。以节能和良好的环境适应性为目标,对数据机房应用分离式热管的被动式散热方式进行了理论分析。以本学科工程领域现有技术为基础,理论分析了应用分离式热管的意义及优势,定义了分离式热管蒸发段及冷凝段的换热效率,建立了数据机房应用分离式热管散热系统的理论分析模型,以某名义排热量为30 kW的管翅式换热器为例,研究换热效率随风量的变化关系,得出分离式热管散热下可运行的最高允许室外温度、全年运行时间、功耗及全年节电量等关键参数。以某一30 kW冷负荷数据机房为模型进行CFD软件模拟,获得了采用分离式热管散热器的机房内部温度场分布,并与普通空调进行了比较。针对室外温度下降所引起的室内侧送风温度过低问题,提出减小室外侧风量的具体改进措施。利用理论模型设计分离式热管换热系统蒸发段和冷凝段,提出可根据热负荷及实际机房灵活配置,建设成本低,有效适应机房现有散热系统的方法。主要结论如下:(1)分离式热管散热器应用于数据机房散热,换热效率随着风量增加而减小,分离式热管散热器应用于数据机房散热,换热效率随着风量增加而减小,但可利用室外冷源的温度升高,可利用室外冷源的时间也随之增加,可根据换热器及所在地区设计最佳风量。(2)分离式热管散热下风量较大时,机柜进风温度比普通空调散热更为均匀,机房内热环境更好,可减少机房内局部热点。(3)若风量不变,分离式热管散热器蒸发段送风温度随室外温度降低,并有可能低于机房送风的标准温度。可通过减小室外侧风量使室内蒸发段出风温度满足数据机房送风温度,同时散热器的能效也可进一步提高。     

密闭二维腔内水中热声波的数值模拟

以边长为1 mm密闭二维腔中的液态水为研究对象,用数值计算的方法,通过在左侧边界施加阶跃温度或阶跃热流来产生热声效应。分析水中热声波的产生与传播特性,并研究右侧边界中点产生的热通量的强度。计算结果表明,在相同的热边界和几何边界条件下,液态水中热声效应引起的压力波幅值和热通量远大于空气;当加热阶跃温度不同时,水中产生的压力波幅值和热通量随温度升高而急剧增大;当阶跃热流加热时,压力波和热通量与阶跃温度加热时的有较大差异。     

超临界CO2径流透平一维计算模型的研究

透平作为循环输出功部件，是超临界二氧化碳(SCO₂)布雷顿循环的核心部件之一。本文通过与美国Sandia实验室SCO₂径流透平实验数据对比，确定了高精度数值模拟计算模型-SST(Extended wall function)湍流模型。并以此为据，针对SCO₂布雷顿循环径流透平，对比数值模拟结果重点分析了冲角损失、转子通道损失与间隙泄露损失，确定了适用于SCO₂工质的损失模型组合。其中冲角损失选择Wasserbauer-Glassman模型，最佳冲角计算选用Chen的滑移模型；转子通道损失选用CETI模型，间隙泄露损失选用Jansen模型。根据选用损失模型对高压级和低压级两种工况的透平进行多工况流量和等熵效率预测并与数值模拟结果对比。结果表明：高压级透平最大偏差不超过2.4%和1.5%,低压级透平最大偏差不超过2.1%和1.2%。