渐近线型污垢生长的参数特性及测量方法

根据渐近型函数的特点,对渐近线型污垢生长的时间常数和污垢热阻渐近值的特性进行分析,指出污垢时间常数与两次测量得到的污垢生长速率比值的对数成反比,与两次测量时间的间隔成正比.污垢热阻渐近值可以通过第二次测量的污垢热阻、污垢生长速度以及首次测量的污垢生长速度表示.此方法可以在污垢生长过程中获得渐近线型污垢的时间常数和热阻渐近值,节省了实验时间,是对热阻法测量污垢生长过程方法的改进,同时该方法适用于渐近线型污垢生长过程的预测.     

不同翼片扰流特性的PIV对比实验

利用粒子成像测速（PIV）技术对圆管内置梯形翼片后方流场进行了测量,分析了翼片迎流（UFW）和顺流（DFW）两种放置方式对流场的扰动特性。结果表明,迎流翼片形成的涡沿周向延展范围较大,持续性好,涡偶内侧为向壁流;顺流翼片形成的涡沿径向延展范围较大,在较短距离内扰动较为明显,涡偶内侧为背壁流。两种流动结构都能有效提高壁面附近的速度分量,促进主流和壁面附近流体的质量交换。随着Reynolds数增大,纵向涡的稳定性减弱,在Re=3000时,翼片的扰流效果均较好。     

振荡流通过内插螺旋翅片管传热特性的数值模拟

振荡折流换热器广泛应用在包含传热传质过程的化工过程中,本文对管内插入螺旋翅片的振荡折流换热器进行了三维非稳态数值模拟,模拟在斯特劳哈尔数St=2,4,8和振荡雷诺数Reo=20,40,80范围内进行。通过作出瞬时三维流线,以观察流动状态随时间变化规律,发现其中有纵向涡和横向涡的周期性形成和脱落;得到了圆管周向局部传热系数随时间变化规律,以及不同振荡参数（St和Reo）下周向平均传热系数随时间的变化规律。结果表明：局部传热系数沿周向不均匀分布,并在翅片斜对面达最大;周向平均传热系数随时间周期性变化,时间平均传热系数随振幅增大而增大,但受频率影响却不明显;在本文讨论的参数范围内,平均传热系数最大可达圆管层流的4倍。     

板式换热器触点分布对换热阻力性能的影响

为进一步提升人字形板式换热器的综合性能,对其触点分布进行研究,得到触点分布与下层波峰线到板换长度方向对称轴的距离L的关系式。通过数值模拟,分析人字形板式换热器单流道模型L改变时,换热和阻力的变化情况。随着L的变化,第一层触点位置周期性变化,压降与Nu数均呈现周期性变化,在半周期位置获得最小值;面积质量因子j／f的变化也呈现周期性,趋势和压降、Nu数变化相反,由于流场分布的均匀程度不同,j／f在半周期位置获得最大值。触点分布对换热阻力的影响,随着Re的增大而逐渐增大。结果表明:选择L为半周期时,可以在板式换热器的3个基本参数不变的情况下,进一步提高板换的综合性能。     

基于广义原理的对流换热热阻计算方法及检验

使用积耗散与广义热阻原理分析对流换热中耗散与广义换热温差间的关系,提出了控制体内三种广义热阻值计算方法的表达形式,并在二维平行通道层流换热中进行检验,与传统热阻计算方法作比较后发现传统的表面传热系数不能准确体现研究区域内的热导(阻)能力,三种广义热阻计算方法的表达形式相互吻合,结果一致,且对流换热退化为热传导时与定义式和热传导计算结果统一,表明是可靠的对流热阻计算方法;使用该方法研究二维平行通道内入口段的对流换热,发现广义热阻值的普遍趋势是随流动发展热阻增大,符合对流换热的基本理念,定义式热阻则表现变化很大,受温差与壁面热流量影响明显;检验中发现了广义式热阻与定义式热阻的差异是由于定义式热阻为简化表达导致。     

无霜空气源热泵技术研究进展

在传统空气源热泵（ASHP）机组上耦合空气除湿设备，实现其无霜连续高效稳定运行，有利于ASHP在低温高湿度地区清洁供暖中的推广应用。在对三类结霜过程进行分析的基础上，总结了各种无霜ASHP技术原理，并将其分为三大类：固体除湿型无霜技术、液体除湿型无霜技术和其他无霜技术。重点概括了固体和液体除湿型无霜ASHP技术的研究现状。指出了各种无霜技术存在的问题及局限性并给出了推荐研究和不同环境条件下的发展优先级，提出今后应主导做好影响无霜热泵系统投资成本和运行性能相关的各方面研究，进而开发性能良好且地域限制较小的多功能无霜ASHP技术。     

翼片诱导纵向涡强化层流对流传热数值模拟

利用三维数值模拟,分析了圆管内添加翼片后流体的流动结构和对流传热特性。模拟中,翼片与壁面呈45°倾斜放置,选取包含1个翼片的1／6通道进行研究。结果表明,翼片可在下游诱导产生2个旋转方向相反的纵向涡,形成对称的涡偶,涡偶外侧为背壁流,内侧为向壁流。纵向涡结构提高了流体在径向上的速度波动,在翼片下游靠近管壁处,最大速度可达到主流平均速度的80％,增强了对速度边界层的扰动。流场的改善使通道内的温度场分布更加均匀,与光滑通道相比,壁面附近的温度梯度可提高接近1个数量级。流体对壁面的冲刷作用使对流传热得到强化,相对于光滑通道,壁面局部Nu数可提高近50倍。纵向涡对通道内流体的强化传热作用随Re的增加而显著提高。     

螺旋槽管内流动换热场协同分析

运用数值模拟结合场协同原理,对螺旋槽管内充分发展湍流的流动和换热进行了分析。模拟以空气为工质,管壁温度恒定,分别选取了4种不同的螺纹节距和螺纹高度组成的16组结构参数。讨论了螺纹凸起,以及螺纹节距、螺纹高度变化对螺旋槽管场协同性能和强化传热能力的影响。结果表明：利用场协同原理,可以解释结构参数的变化对螺旋槽管传热效果的影响,并能够对强化传热元件的结构优化提供指导。通过对比,模拟所得Nu数与实验所得Nu数关联公式的计算结果基本一致。     

场协同原理在对流换热中的应用方法

从场协同原理的基本概念出发,结合对流换热中的基本认识,得出了对流换热时场协同指导性原则中大值原则与匹配性原则的量化方法.在换热面的微元处进行协同角定义的改进,使场协同原理更适合于对流换热的处理,并改进场协同角的算术平均方法,用以评价协同性能.提出积分平均方法,用以评价带速度权的整体协同性能.提出协同匹配系数的概念,用以评价协同匹配性能,并使用无量纲C-V图与K图对协同匹配性能的分布进行分析.     

基于炽耗散极值原理的弯管内流场优化与场协同分析

采用火积耗散极值原理模拟了弯管内层流流动的优化流场,应用场协同原理分析原型流场和优化流场的结果表明,管内优化流场传热和流动阻力的综合性能评价指标（PEC）达到1.7以上。比较原型流场与优化流场在同一截面的等速线、等温线、截面矢量图和边界层附近协同角余弦值分布,发现附加体积力改变了管内流场与热量输运,使正常的弯管内的层流流动变为两股对称轴向螺旋流动,提高了径向温度梯度分布均匀性和边界层附近协同角余弦值,最终使表面传热系数和场协同性有了较大的提高。