矩形平翅片变形片的换热与阻力实验研究

提出了三种矩形平翅片的几何变形片, 以矩形平翅片管作为比较对象, 在吸风式直流风洞中进行了开口（ 孔） 侧背风等六种方案的空气外掠单排翅片管的对比性实验研究,得到了具有实用价值的结论。实验证实：在最窄截面风速 Ｕｍａｘ ＝ ３ ～９ ｍ／ｓ 的范围内,ｂ型翅片管在孔侧迎风时, 平均当量换热系数比平翅片管提高了１３ ．４ ％ ; 孔侧背风时, 提高了１１ ％ ,是三种片型中的最优形状。该片型是一种换热性能优异,具有深入研究价值的片型。     

单片矩形翅片表面的换热系数分布

矩形翅片广泛应用于各类换热器，翅片表面的换热系数分布是强化传热研究中的问题之一。采用单片矩形翅片管作为模型，用有限差分法在翅片表面划分节点，通过实验测量获得气流速度ｕ＝４．５ｍ／ｓ时各节点处离散的表面温度分布及气流温度分布，最后利用导热反问题方法求得各节点换热系数。经热平衡法验证，所获得的解能正确反映实际换换热情况。     

纵向翅片扁管的传热性能分析

本文运用FLUENT软件对纵向翅片扁管进行数值模拟,对翅片的长度、高度、间距在不同进口参数下翅片表面的传热和流动性能进行比较,得出有效翅片长度受速度的影响,翅片间距与换热系数成正比,与空气流道压降成反比。为强化纵向翅片扁管传热提供参考。     

百叶窗翅片传热特性的数值模拟

为研究百叶窗翅片空气侧的传热和流动特性,建立了换热器的三维模型并进行数值模拟,通过计算得出传热与阻力特性与实验关联式吻合较好;同时对不同百叶窗倾角和百叶窗间距的模型进行了计算,比较发现倾角为27°的百叶窗翅片的传热最好;翅片间距不同,对应的传热最好的百叶窗间距不同;阻力随着百叶窗倾角和百叶窗间距的增大而增大.计算结果为换热器优化设计提供了依据.     

平翅片表面流动和换热的数值模拟研究

利用Fluent软件,采用加密的六面体和四面体网格,建立了翅片管式换热器用矩形平翅片的三维物理模型,对空气内掠翅片表面的流动与换热进行数值模拟求解,得到其在不同风速下的速度场、温度场和努谢尔特数分布,模拟结果与实验数据进行了比较,模拟值偏大,但最大相对误差不超过10．8％。     

瘦腰型百叶窗翅片热力性能数值模拟

通过数值模拟方法得到常规百叶窗翅片和瘦腰型百叶窗翅片在流动传热单元内的速度场、温度场与压力场分布,比较分析二者的热力性能差异。结果表明,瘦腰型翅片百叶窗栅格较窄,截面上壁面阻力小,流速较快,边界层分离早,平均温度和出口温度均最低。瘦腰型翅片进出口压降小,阻力消耗低。Re_(Lp)=228~1 028范围内,f因子比常规翅片最大可降15.9%。相对于常规翅片,瘦腰型翅片j/f增幅高于11.3%。采用j/f 1/3作为评价指标,瘦腰型翅片综合性能仍优于常规翅片,且雷诺数越高效果越明显。     

基于CFD的散热器翅片散热性能分析

根据相关散热器尺寸,建立散热器锯齿型错列翅片冷流体侧微流道单元模型,采用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)数值仿真方法对其散热性能进行研究,分析锯齿型翅片结构参数对散热器散热性能的影响。为验证文中模型的准确性及分析方法的正确性,将一组仿真结果与文献数据进行对比,结果表明误差在可接受范围内。分析单元体内空气的温度场和压力场的分布特点,对不同结构参数的翅片进行仿真分析,得到翅片的性能变化曲线,为散热器的设计提供一定的参考依据。     

含翅片矩形腔体内相变材料传热特性研究

相变材料低导热特性影响相变传热进程,添加金属翅片可有效提高相变材料传热速率.本文通过使用有限元软件模拟相变材料的熔化过程.通过改变翅片高度、翅片厚度、翅片个数、加热壁面的温度以及将铝片换为导热性能更好的铜片来研究相变材料熔化过程.研究结果表明:增加翅片高度、翅片个数和提高热源壁面温度对强化换热效果具有显著的作用,增加翅...     

金属翅片、骨架强化石蜡相变传热的数值模拟

在充满相变材料(石蜡)的矩形腔体内分别添加金属翅片、金属翅片和金属骨架,采用模拟方法研究纯石蜡方腔、含翅片方腔、含翅片(即金属翅片)-骨架(即金属骨架)方腔对腔体内石蜡相变传热的影响。3种方腔内的相变传热过程均为导热与自然对流传热共同作用。含翅片-骨架方腔中的石蜡熔化速率最快,且完全熔化时间最短。含翅片方腔中的石蜡熔化速率最慢,完全熔化时间最长。纯石蜡方腔中的石蜡熔化速率与完全熔化时间居中。相同加热时间,含翅片-骨架方腔的中心线温度分布最均匀,且高于其他两种方腔。含翅片-骨架方腔的中心线平均温度最先达到稳定,然后是纯石蜡方腔,最后是含翅片方腔。在3种方腔中,含翅片-骨架方腔有利于加速石蜡熔化速率,缩短熔化时间。含翅片方腔阻碍自然对流传热,不利于石蜡的相变传热。     

基于场协同理论的管翅式换热器翅片效率的数值模拟研究

本文对平直翅片管翅式换热器在考虑翅片效率和不考虑翅片效率2种情况下分别进行了层流状态下的流动和换热的三维数值模拟,研究了2种情况下Re数对换热量、Nu数及协同角的影响,并从场协同角度进行了分析。结果表明,Re数取200～1 700范围内的6个不同值,在不考虑翅片效率时,换热量分别增大了3.44%、4.76%、7.48%、12.68%、16.04%和19.56%。随着Re数的增大,翅片效率对模拟结果的影响也会增大,即在高Re数下不可忽视翅片效率对结果的影响。本文还从翅片效率的根本定义出发,得出了不同Re数下的翅片效率,为计算翅片效率提供了一个新的思路。     

线-板电极电压对对流换热的影响及数值模拟

电场强化换热是一种主动强化换热的方法,本文主要内容围绕电场强化空气换热展开数值计算。采用线-板电极结构,对空气在高压电场中的对流换热现象进行数值模拟。进一步揭示不同线电压对电场加强换热效果的影响。     

肋片几何参数对肋片管表冷器性能影响的数值模拟

本文通过数值计算的方法,应用FLUENT软件对表冷器干工况进行了三维数值模拟。在模拟过程中,考虑了肋片管管壁面对肋片导热所引起的肋片表面温度分布场对换热的影响,分析了不同肋片高度、厚度以及肋片间距对肋片管表冷器换热性能的影响,同时讨论了肋片不同几何参数对表冷器肋片管肋片效率的影响。根据分析,建议肋片厚度取0.2～0.4mm,肋片间距取2.4～3.2 mm,肋片高度不超过18 mm。     

不同结构金属翅片对石蜡相变传热的影响

分别将两种金属翅片(翅片1,翅片2)加入纯相变材料(石蜡),制备复合相变材料1,复合相变材料2。容纳石蜡的方腔长×宽×高为20 mm×10 mm×20 mm,翅片1的长×宽×高为15 mm×10 mm×1 mm,翅片2是在翅片1的基础上增加6个直径为3 mm通孔,金属翅片设置在方腔内部,垂直于左壁面平行布置。石蜡的初始温度为298.15 K,相变开始之前石蜡为固态。方腔左壁面为加热面,温度恒定为338.15 K,其余各面为绝热面。采用有限元软件COMSOL Multiphysics模拟方腔内石蜡的相变过程,分析加热过程中纯相变材料,复合相变材料的液相率分布,液相率随时间变化,速度场分布。纯相变材料内,在导热和对流换热的共同作用下,石蜡从左上角开始熔化直至右下角石蜡完全熔化。方腔内金属翅片的加入可改善熔化过程的均匀性,缩短了熔化时间。纯相变材料,复合相变材料1,复合相变材料2石蜡完全熔化时间分别为302,106,90 s,复合相变材料1,2比纯相变材料完全熔化时间缩短了约64%,70%,复合相变材料2比复合相变材料1完全熔化时间缩短了约15%。在石蜡熔化初期,主要以导热为主,复合相变材料1的液相率高于复合相变材料2,随着石蜡的熔化,自然对流作用逐渐显现,复合相变材料2的液相率逐渐高于复合相变材料1。纯相变材料熔化过程中,石蜡的流动主要集中在加热壁面和相变界面处,角化现象明显;复合相变材料1内,石蜡的流动靠近翅片的顶端以及上,下壁面靠近加热壁面处,呈局部流动;复合相变材料2内呈现环状流动趋势,比复合相变材料1内石蜡流动现象更加明显,自然对流换热效果更强。     

新型平板热管蓄热装置固—液相变过程数值模拟

本文建立了新型平板热管相变蓄热装置的模型,利用数值模拟软件Fluent 6.2.16对以石蜡作为相变材料的融化过程进行了详实的研究,得到了相变材料的温度场和液相体积分数随时间的变化情况,分析了相变界面的变化规律。同时对不同翅片尺寸、不同传热温差下的传热情况进行了对比,得到了其对传热过程的影响规律。