大型螺旋波纹管内流动与传热的数值模拟研究

利用流体仿真软件FLUENT对不同结构参数的某大型螺旋波纹管管内烟气的流动和传热进行了三维稳态数值模拟,比较和分析了螺旋波纹管和光滑管的换热性能,并通过控制变量法研究了螺纹高度、螺纹宽度和螺距等结构参数对螺旋波纹管综合换热性能的影响。研究表明,随着螺纹高度和螺距的增大,螺纹宽度的减小,螺旋波纹管的综合换热性能获得相应的提高。本文还依据模拟的结果,通过回归分析拟合出了努赛尔数、摩擦因数以及综合换热效率的相应关联式,并且通过优化给出了换热管综合换热效率最高时的结构参数,为螺旋波纹管的工业应用提供了理论支持和技术储备。     

传热与流动的数值计算与彩色图象显示

本文介绍了在应用计算机进行传热与流动过程数值模拟与彩色图象显示方面的一些初步结果,其中包括一维稳态热传导、一维不稳态热传导、二维稳态热传导、二维充分发展通道内的传热与流动、扩散火焰的发展以及流体中夹带颗粒运动的数值分析与显示等。     

膏体推进剂变截面管道流动的数值仿真

应用Ostwald幂律本构关系.分析了膏体推进剂在收缩管道内的稳态流动特性,获得了管内的流速、压力的分布.以收缩角θ(半锥角)为对象.研究了收缩角对流场的影响,得到了单位长度管道压力差与收缩角的关系.根据仿真结果发现,收缩角对压力分布影响较大,在管道渐变处,收缩角越大,压力分布越复杂.而收缩角对流场速度分布影响不大.收缩角对输送能量损耗影响很小,在设计膏体推进剂输送功率时可以忽略这一参数,将收缩过渡段当成细管道计算,处理是安全的.为了避免膏体推进剂流动时产生"死区",应该采用小收缩角管道.     

不同形状换热管传热性能的CFD模拟及优化选型

针对一个工业换热器管程传热强化的要求,提出基于CFD模拟的换热管选型及其结构优化方法。选择普通圆管、扁管、螺旋扭曲扁管和内置扭带圆管4种不同形状的强化传热管为考察对象,借助流体力学模拟软件Fluent6.3,对不同传热管的内部参数分布、传热系数、压降大小和综合效果等进行了模拟和比较分析,结果表明螺旋扭曲扁管的综合传热效果最佳,其中传热系数比普通圆管提高了3倍,压降小于0.5 MPa,可满足工业换热器强化传热改进的要求。通过模拟取得了螺旋扭曲扁管适宜的结构参数范围,其中扭曲程度5~15,扁度为2~2.6,通过分析管内流场的分布,证明这种特殊结构换热管对流体湍动程度和传热效果有显著强化作用。     

颗粒物料传热传质过程的数值仿真与实验研究

转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体，是一种既受高温加热又兼输送的设备，它的应用十分广泛。该文较为系统地进行了转筒干燥器物料的传热传质过程的分析，并进行了试验研究。利用质量平衡方程、能量平衡方程、传热方程和传质方程，建立了颗粒物料在转筒干燥器干燥过程中的传热传质数学模型，该模型能够较好地预测干燥过程中物料颗粒的温度和含湿量的变化，仿真结果与实验结果吻合良好。该仿真程序对此类问题的研究具有参考价值。     

接触角滞后对变截面微通道内水银液滴流动特性影响的数值仿真研究

微通道中气-液两相流的流动特性复杂,影响因素众多,表面效应成为了微流体流动的主要影响因素。在表面张力作用下,静态接触角由固相和液相物性决定,而动态接触角和接触角滞后则受表面粗糙度、表面不均匀性、表面污染等很多因素的影响。本文利用FLUENT中的VOF-CSF模型研究了惯性微流体开关中水银微液滴在变截面微通道内两相流的流动特性。通过动态和静态接触角滞后的UDF函数对变截面微通道中内流动特性的影响进行了数值仿真分析。结果表明,接触角滞后对水银微液滴的流动特性有重要影响,接触角滞后性越大,水银液滴越难通过微阀而进入储液槽闭合信号电极。由于水银液滴在加速度作用下接触线运动速度较低,动态接触角对流动特性的影响可以忽略,动态接触角可由静态接触角代替。     

节流管孔流动参数与雷诺数关系的数值研究

对初始静止状态的流体,在其压力差为阶跃变化的情况下,通过节流孔的流动过程进行了数值解析计算。特别注目于再附着点距离zats、流量系数cd、惯性长,以及时间常数τq、τz与雷诺数Re的关系。做出了流动参数与雷诺数Re的关系图,并给出了用雷诺数计算时间常数的计算式。数值计算结果说明了对应于流量变化的时间常数τq随着Re数的增加而减少,而对应于流场变化的时间常数τz几乎为一定值。     

微小通道冷板流动传热仿真校核方法研究

针对现有冷板流动传热仿真往往基于经验开展、缺乏对仿真模型严谨校核的问题,面向冷板流动传热仿真模型的两个重要方面,即离散网格与流动模型开展校核方法研究,一方面应用Richardson外推法对离散网格进行校核,另一方面通过将层流模型、SST k-ω、Transition k-ω以及RNG k-ε湍流模型与理论或经验关联式对比进行流动模型校核。结果表明,Richardson外推法的可获得量化的离散误差评估,有助于冷板流动传热仿真的网格优化;应用关联式能较简单地评估不同流动模型在不同条件下的适用性,同时发现Transition SST或SST k-ω在总体适用性较好。     

温盘盘腔内气流流动与传热分析

温盘盘腔内的气流流动及传热性能,对温盘的工作性能有较大的影响。采用PHOENICS软件对盘腔内的流动特性和传热特性进行分析研究,取得了较好的结果,可供温盘热设计参考。     

涡轮叶片凸包强化传热的数值仿真研究

为了提高发动机高温涡轮叶片的冷却效率,延长使用时间,通过增强换热技术,采用数值仿真计算方法,在Realizable k-ε湍流模型上对球形凸包壁面的光滑矩形通道进行了换热特性研究,分析了凸包区域流场特性以及导致凸包区域换热增强的机理.在Re=20000 ～60000的范围内比较了三种不同凸包深度的换热性能,研究了凸包深度对换热和流阻的影响,计算结果表明随着凸包深度增加,换热增强因子和流阻增大因子增加,平均综合换热性能也有所增强.计算数据显示Re数对凸包壁面的换热增强因子和阻力增大因子的影响相对较小,对平均综合传热性能的影响也相对较小.仿真结果验证-了仿真模型可为增强换热性能设计提供依据.     

V型微通道热沉的 流体流动与传热问题研究

V型微通道热沉具有体积小、流速小、散热效率高等优点,是将多个DL线阵组装为面阵并实现高性能冷却封装的良好解决方案.本文采用计算流体力学软件Fluent建立了V型微通道的数值模型,研究了其中的流体流动与传热问题.仿真结果表明,设计的V型微通道可满足激光二极管线阵的散热要求.仿真分析结果与V型微通道热沉样品的模拟热源加载实验测试数据对比,吻合较好,证明了数值仿真的有效性.     

形状的几何特征数值描述与交通标志的识别

形状是反映物体特征信息的重要载体，形状描述的主要目的在于提取用以估计区域的特征信息，针对一个典型的二值计算机视觉问题即交通标志的识别进行研究，提出了基于集合交换的形状几何特征的数值描述，并用以描述交通标志的内核形状的特征。４种相应的形状识别方法被应用于交通标志的识别。实验结果表明新方法的有效性和鲁棒性。     

双组元姿控发动机燃烧与传热的数值分析

本文在前人建立的发动机燃烧模型的基础上加入了热传导模型和辐射模型，采用一体化耦合方法对发动机的燃烧和传热进行了分析计算。仿真结果表明，一体化的数值模拟得到了与理论分析相一致的结果，较好的反映了发动机工作状态下内流场和壁面温度的情况，辐射模型的加入。也使我们对小发动机燃烧室内燃气的辐射有了初步的了解。为了更好的对计算结果进行分析，本文还计算了绝热边界条件下发动机的内流场，并将结果与耦合计算情况进行了对比，并估算了发动机外壁面散热对发动机性能的影响。     

基于遗传算法的不同形状物体布局求解研究

通过对不同形状物体布局特点的分析,依据遗传算法的基本思想,选择通过对不同形状物体布局特点的分析,根据遗传算法的基本思想,选择合适的编码方法、遗传算子和适应性度函数,提出一种基于遗传算法的不同形状物体布局求解算法.该算法可实现对不同形状物体进行布局求解.计算机仿真实验表明,该算法具有收敛速度快,能够在较短时间内获得较佳的布局方案.     

消电管中集流放电针截面形状对消电效果影响的研究

本文对消电管中集流放电针的形状与消电效果之间的关系进行了研究。采用FEM的方法,对同一尺度的三种不同截面的集流放电针在空间中形成的静电场进行了仿真。分析了两个特定方向上的电场强度分布,并对电场强度与消电效果之间的关系进行了讨论。结果表明,其中截面为三角形的集流放电针在几个特定方向上电场强度的平均值最高,对静电的消除效果最好。     

基于低温等离子体的流动控制数值仿真研究

对于空气的流动控制问题,由于飞机在飞行中阻力较大,采用表面放电低温等离子体是较为有效的控制方法.采用格子玻尔兹曼模型对连续放置的两组等离子体发生器对边界层流动控制进行数值仿真.得到了壁面附近空气的速度分布.将等离子体发生器布置于NACA0015翼型表面,通过藕合计算得到的驱动速度,得到了等离子体作用前后翼型表面的流场分布以及升力系数、阻力系数曲线.数值仿真结果与实验结果较为吻合,等离子体可以有效的对翼型表面边界层进行控制,增加升力,降低阻力.     

弹头形状与界面强度对侵彻过程的数值仿真

研究B4C陶瓷复合防弹靶是轻质防护工程优化问题,传统应用陶瓷对变形和强度缺乏定性分析.为准确选复合板陶瓷种类,采用数值仿真对抗弹性能分析方法,对弹头形状、层间接触方式和层间界面强度对B4C陶瓷复合靶抗弹机制的影响进行数值分析.在LS-DYNA软件中用Lagrange算法进行仿真,结果表明,陶瓷复合靶板抗平头弹的穿透能力要优于圆头弹.层间采用不同的界面接触方式对结果有影响,提高靶板间界面强度可提高陶瓷复合靶抗弹性能,可以为实验设计提供参考.