直接空冷单元流动换热特性数值研究

对A型直接空冷单元流动换热特性进行了数值研究,分析了环境风速、风向、风温、平台高度等对空冷单元流动换热特性的影响。计算结果表明:环境侧风通过两方面影响空冷单元的性能,水平分速度严重影响通风量在散热器上的分配均匀性,垂直分速度严重影响风机的通风量。随着环境风速的增大,散热器的通风量减小,散热器温度升高,热回风率增加,风机压头有效利用系数降低;在同样环境风速下,Y向风是更不利的风向,应尽量避免;环境温度增加一方面提高了空冷单元的进风温度,另一方面减少了风机的通风量,使流动和换热恶化;在所研究的平台高度内,平台高度对空冷单元的流动和换热影响不大。研究结果可为空冷凝汽器的运行及优化设计提供参考。     

扰流空心翅片式微流道液冷板流动换热特性研究

液冷板冷却技术是解决高功率芯片热管理问题最有前途的技术之一,带翅片结构的液冷板具有低流阻、低热阻的优势,因而受到广泛关注。目前翅片结构多以实心为主,空心交错翅片对液冷板散热能力和压降等冷却特性的影响尚未得到系统的研究。对此,设计了空心交错翅片液冷板,采用数值模拟的方法研究进口温度和流量对液冷板流动换热特性的影响。模拟结果表明,空心翅片式液冷板具有良好的散热性能,随着进口温度的升高,液冷板温度不均匀性逐渐降低,但降低趋势有所减缓,而流量的增大对降低平均热阻有显著的作用,当进口流量超过1.2 L/min时,液冷板的平均热阻可低于0.04℃/W;然而,流量的增大也提高了流动阻力,当流量增大至1.7 L/min时,流体出口区域形成涡旋,产生回流区,不利于液冷板的散热效果,且流动阻力增大。     

1000MW直接空冷机组散热单元换热特性的数值模拟

以某1 000MW直接空冷机组为例,对机组散热器外部流场进行了数值模拟,分析了不同迎面风速、环境温度、翅片间距以及翅片厚度对散热器外部换热和流动特性的影响.结果表明:随着迎面风速的增大,散热器外部的传热系数和流动阻力均显著增大,环境温度对散热器外部换热和流动特性的影响并不明显,但对总散热量影响较大;较大的翅片间距能增大散热器外部的传热系数、减小流动阻力,但会使单位管长的换热面积减小,总散热量减小;对应于一定的迎面风速,存在较为合理的翅片间距和翅片厚度,迎面风速越大,合理的翅片间距越大,翅片厚度越小.     

扁平翅片管数值模拟及其结构优化

蛇形扁平管换热器在空冷电站的应用上取得了很好的效果,为进一步提高空冷电站凝汽器的冷凝效率,优化扁平管翅片的物理结构,建立了蛇形翅片扁平管换热器及直翅片和带扰流孔直翅片扁平管换热器通道的三维物理数学模型,利用FLUENT软件进行数值计算.通过对对流换热系数、流动损失、散热量的对比分析,结果表明:蛇形翅片扁平管翅片的物理结构存在进一步的优化空间的可能性,直翅片扁平管具有更优越的冷凝效率,模拟结果为直接空冷凝汽器的设计和优化改造提供了科学依据.     

空气横掠矩形翅片椭圆管束换热规律的数值研究

采用Fluent软件对矩形翅片椭圆管束空气侧的对流换热情况进行了三维数值模拟,获得了不同流速下翅片表面温度分布,分析了迎面风速与换热系数之间的关系,随着速度的增大,空气侧的换热系数增加,并拟合了换热计算公式。同时分析了不同翅片间距对换热的影响因素,随着翅片间距的增大,空气侧换热系数增加,而且随着Rg数的增加,换热的强化更加明显。     

汽-汽再热器内流动与换热特性数值研究

为了揭示汽-汽再热器的换热特性,本文首次通过三维数值模拟的方法对汽-汽再热器内的流动、换热及熵产特性进行了研究。结果显示,当高温蒸汽流速较小时,高温蒸汽侧进口处的温度梯度较大,而低温蒸汽侧出口处的温度变化不明显;随着高温蒸汽流速增大,高温蒸汽沿流程的温度梯度逐渐减小,低温蒸汽出口平均温度逐渐增大,同时换热器内局部熵产值逐渐增大;随着管壳式换热器隔板数的增加,低温蒸汽出口平均温度逐渐增大,但增幅逐渐减小。     

Zigzag微通道内超临界甲烷流动与换热特性数值模拟

印刷电路板式换热器(PCHE)在太阳能、液化天然气等领域有广泛的应用前景。为了分析结构参数和运行参数对PCHE Zigzag微通道内超临界甲烷流动与换热特性的影响,本文采用Fluent软件进行模拟研究。数值结果表明,微通道直径越小、质量流速越大、出口压力越小,越有利于微通道内的冷热流体换热,但微通道内的压降也越大。研究成果将为PCHE的优化设计提供重要参考。     

全玻璃真空管空气集热器管内流动与换热的数值模拟

目前,对于太阳能集热器的数值模拟大多是基于一维、非稳态的简化模型之上。该文采用三维数学及物理模型对插管提热系统的流动与换热情况进行了数值模拟。并对模拟结果进行了实验验证。     

基于Fluent的扁管外带凹坑的蛇形翅片空间内流动与传热性能数值模拟

采用Fluent数值模拟了带凹坑的蛇形翅片扁管换热器空气侧的流动与换热。研究表明:与平直翅片相比较,凹坑对空气的流动产生了很大的扰动,采用凹坑翅片可以显著增强换热效果;在雷诺数Re=520～1 400的范围内,凹坑翅片与平直翅片相比其平均努塞尔数Nu_m增加了18%～24%,同时凹坑翅片比平直翅片的阻力系数f增加17%～28%;在雷诺数Re相同的条件下,随着凹坑半径R(0.8～1.8 mm)的逐渐增大,努塞尔数Nu_m和阻力系数f也逐渐增加;在同功耗条件下,与平直翅片相比较,采用带凹坑的翅片可以获得更佳的传热效果。     

扭曲椭圆管换热器壳程强化传热的数值研究

基于扭曲椭圆管的换热器是一种新型的新风系统换热器,针对扭曲椭圆管及其应用特点,设计了两种不同结构参数的新风系统换热器。应用FLUENT软件,在夏季工况下对两种不同结构参数的新风系统换热器壳程进行模拟分析,并通过与实验数据的对比,验证计算模型的可靠性。结果显示在相同体积流量下,随着壳程开孔面积的增大,对流换热系数h不断减小,压降Δp不断减小,综合性能系数h/Δp1/3变化不明显;随着螺距的减小,对流换热系数h不断增大,压降Δp不断增大,综合性能系数h/Δp1/3也不断增大;流场分析显示,扭曲椭圆管换热器壳程流道内,呈现出明显沿着扭曲椭圆管壁面的螺旋流,使得空气在流道内充分扰动,增强换热效果。     

空心圆柱蓄热体三维非稳态传热与流动的模拟研究

通过对整砌空心圆柱蓄热室的建模研究,对YC与FZ的温度场与流场进行了对比分析,所建模型具有一定的可信度,其反应温度场及流场诸多现象的可视化结果对实际工程应用有一定借鉴作用。     

三叶膨胀管换热器壳程强化传热的数值研究

三叶膨胀管是一种新型强化传热管,针对纵向流换热器特点,设计了三种不同管束结构参数的三叶膨胀管自支撑纵向流换热器。应用FLUENT软件及Realizable k-ε湍流模型,对三种不同结构参数的三叶膨胀管换热器壳程强化传热特性展开了数值模拟,并通过与实验数据的对比,验证了计算模型的可靠性。计算了不同壳程介质流速下,三叶膨胀管换热器壳程的换热系数与压降值,并获得了壳程流体流线以及相应的温度场、速度场和二次流分布图。结果发现,在壳程水流速一致的情况下,管束横向间距越大的三叶膨胀管换热器,壳程拥有更高的综合换热性能和更低的压降值,但相应地,换热系数也更低。流场分析显示,壳程流体流线呈现出三维纵向旋流形态,二次流的出现改变了速度场和温度场分布,二次流的强度随着管束横向间距的减小而增大。     

缸内对流换热与气体流动的计算分析

摘要本文将内燃机燃烧室简化成轴对称的二维空间,将计算缸内流动的二维模型与边界层模型相结合,分析了缸内气体的迁移特性与对流换热.文中介绍了在内燃机工作过程中缸内气体边界层的分布与变化、边界层对对流换热的影响,给出了对流挟热系数沿燃烧室表面的分布与变化.与实测结果的比较表明,本文的模型具有较高的精度.     

圆管螺旋流的流动与传热数值模拟

针对工程中常见的圆管流,采用切向引入装置使流体产生旋转流动,通过建立圆管螺旋流的三维模型,采用RNG-模型对管内流场进行了数值模拟,获得螺旋流的速度场以及强化传热特性。研究入口不同速度对强化传热性能的影响,为旋流强化传热装置的应用提供了必要的依据。     

板壳式换热器流固耦合换热的数值模拟

以型号为IPS24的波纹板壳式换热器为研究对象,应用CFD软件ANSYS FLUENT16.0进行流体流动及耦合换热的数值模拟。结果表明:人字形波纹板结构对板壳式换热器传热性能有显著的增强,且能够有效地防止结垢;随着入口流速的增加,总对流传热系数增加,但也会导致压力损失增加,在流速为1.0 m/s时总传热系数达到1 519 W/(m~2·K),冷、热流体进出口压降也分别高达81.2和83.1 kPa。     

波纹板式空气预热器内流动换热过程的数值模拟

对波纹板式空气预热器内换热与流动过程进行数值模拟,分析了波纹板片的结构特征、波纹倾角β、波纹高度H、波纹节距以及板间距对空气预热器性能的影响.结果表明:当波纹倾角和波纹高度增大时,换热性能提高但是压降增大,在β=45°、H=10mm时换热性能最优;波纹间距的改变对换热性能影响较小,但板间距的影响较为明显,综合考虑换热器的紧凑性,选用较小板间距能达到较好的换热效果.     

膜片管通道流动与换热过程的数值模拟

采用SIMPLE算法模拟膜片管通道中的流动与换热,分析流场中出现的非线性现象以及不同管束排列方式对换热的影响。物理模型长度为185. 6 mm,高度为92. 8 mm,圆管直径为32 mm。烟气入口温度为400 K,上下两侧固体壁面温度为300 K。假设流动与换热进入充分发展阶段,雷诺数(Re)的取值范围是3 000～25 000,通入不同流速的烟气与两侧的壁面进行换热。结果表明:采用雷诺应力模型(RSM)所得的努塞尔数(Nu)与实验关联式结果最吻合,而且相对误差在5%～17%间;采用直接模拟(DNS)模拟时,稳态到非稳态的临界Re是100;在同一Re时,随着管间距减小,Nu是逐渐增加的,当Re取为25 000,管束水平间距和竖直间距均取为43. 2 mm时,通道换热能力达到最大且相应的Nu是195. 23。     

新型轴对称内翅管换热过程的数值模拟

采用数值模拟的方法,对新型整体式轴对称不等高内展翅片换热管的管内流动、换热及阻力特性进行了研究,并将模拟结果分别与实验测量值和光管经验公式计算值进行了比较,结果表明:数值模拟结果与实验测量结果和经验公式计算结果符合得较好;新型内翅片管的强化换热效果最好,其换热系数约为光管的1.67~2.27倍,为中心对称翅片管的1.17~1.35倍;内翅片管的阻力系数是光管的1.44~2.20倍,中心对称和新型内翅片管具有基本相同的阻力系数;8翅和10翅新型内翅片管的综合性能参数较优.