大功率汽轮机叶轮轮缘传热系数的研究

提出了大功率汽轮机叶轮轮缘总传热系数的计算方法.介绍了汽轮机动叶片叶身平均对流换热表面传热系数和叶片流道下壁面对流换热表面传热系数的计算方法和计算公式.把汽轮机叶片对叶轮的传热简化为肋片传热,使用肋片传热模型计算汽轮机叶片流道的等效传热系数,采用圆筒壁模型计算汽轮机叶轮轮缘的总传热系数,并给出了应用实例.在汽轮机转子的温度场与热应力场有限元分析中,该计算方法为确定叶轮轮缘的传热边界条件提供了依据.     

三角形肋片非稳态导热数值模拟

采用三角形网格以显式方法对三角形肋片进行了二维非稳态导热数值模拟,结果表明用此种方法来求解可以得到肋片内的二维温度分布,较常用的一维方法精确。同时对三角形肋片相对于其它形式肋片的优点也给予了评价。     

气膜冷却平板通道的数值模拟

对无肋和带45°肋气膜冷却平板通道的三维对流换热与导热耦合传热问题进行了数值模拟。网格划分采用非结构化网格,湍流模型为SSTk-ω模型,近壁处采用壁面函数法,采用SIMPLEC算法求解速度和压力的耦合。计算获得了无肋和带45°肋气膜冷却平板的流场分布和平板内外表面的平均温度和平均换热系数。计算结果表明,带45°肋的气膜冷却平板表面平均温度较无肋气膜冷却平板表面平均温度低,而近气膜孔区域冷、热表面平均换热系数较无肋时高,而且肋的存在对增大冷空气出流比有利。     

强化缸盖鼻梁区传热的水腔表面结构设计研究

针对高强化柴油机气缸盖排气门鼻梁区严重的热负荷问题,提出在该区域冷却水腔中建立特殊的结构表面以强化其传热的能力,并建立8种不同的特殊结构表面.采用欧拉多相流以及壁面沸腾换热模型分别对8个不同结构表面的鼻梁区简化流道进行流动传热仿真分析,并设计了流动沸腾试验平台,验证仿真计算的可靠性.在此基础上,研究各种结构表面对表面流动的扰乱程度以及对传热系数的影响,最后进行各结构表面传热能力的综合评价.结果表明:特殊的表面结构对表面湍流强度以及传热系数有不同程度的影响,其中柱体结构表面与两种槽肋结构表面对湍流强度的提升都达4.9倍以上,叉排式柱体结构表面与垂直流向的槽肋结构表面的提升传热系数分别提升了65.9%和57.4%;并且在传热能力的综合评价得到上述3种结构对火力面最高温度降低均达23℃以上.     

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.     

H型鳍片管肋效率的计算与分析

介绍计算H型鳍片管肋效率的方法,即通过使用Fluent软件,对H型鳍片表面的温度场进行模拟,计算出鳍片表面各处温度与外界的换热量,从而得出肋片效率;比较了双H型与单H型鳍片管的肋效率,并分析了管外对流换热系数、导热系数、管内工质温度以及管外流体温度等因素对H型鳍片管省煤器肋效率的影响。结果表明:管外对流换热系数和导热系数对肋片效率的影响较大,管外温度和管内温度对肋片效率的影响较小,管外温度的影响最不明显,可以对H型鳍片管的换热计算提供参考。     

等截面柱形直肋-维修正传热(近似解)方程及肋传热量的新的简化计算

针对一维经典肋传热方程及近似解的局限性，推出了等截面柱形直肋的一维修正肋传热方程及修正近似解。进一步针对工程中肋端传热时热量的简化计算法提出了一种新的更为精确的修正简化计算公式。数值比较结果表明：提出的公式不仅具有原经典公式相同形式及简洁性，而且使得肋根部热流率及各截面平均温度的计算精度有了显著的提高，并将公式的应用范围扩大至较大Bi数，这为肋片的工程设计优化和应用提供了更为准确而直观的求解方法。     

超临界和超超临界汽轮机汽缸传热系数的研究

提出了汽轮机汽缸传热系数的计算方法。介绍了超，临界和超超临界压力汽轮机汽缸光滑内表面和安装镶片式汽封表面的对流换热表面传热系数的计算公式，安装整体车制式汽封的汽缸内表面、安装静叶的汽缸内表面和安装隔板的汽缸内表面的传热过程总传热系数的计算方法。采用圆筒壁与肋片传热等简化模型来计算汽封块、静叶和隔板的传热过程总传热系数。给出了某型号超，临界600MW汽轮机高压内缸内表面传热系数的计算结果。该方法考虑了不同运行工况下汽缸不同部位的传热过程，在超临界和超超临界压力汽轮机汽缸的温度场与热应力场的有限元法数值计算和寿命评定中，为确定传热边界条件提供了依据。     

列管式相变蓄热器性能强化的模拟

基于列管式换热器具有传热面积大、结构紧凑、操作弹性大等优点,使其在相变储能领域具有广阔的应用前景。本文建立一种新型列管式相变蓄热器模型,在不考虑自然对流的情况下,利用Fluent软件对相变蓄热器进行二维储热过程的数值模拟。本文主要研究斯蒂芬数、雷诺数、列管排列方式、肋片数以及相变材料的导热系数对熔化过程的影响,并对熔化过程中固液分界面的移动规律进行了分析。模拟结果表明,内肋片强化换热效果明显,特别是对应用低导热系数相变材料[导热系数小于1 W/(m·K)]的列管式蓄热器,相对于无肋片结构,加入肋片(Nfn=2)可缩短熔化时间52.6%。     

Numerical simulations on performance enhancement of a cross-flow latent thermal energy storage heat exchanger

基于列管式换热器具有传热面积大、结构紧凑、操作弹性大等优点,使其在相变储能领域具有广阔的应用前景。本文建立一种新型列管式相变蓄热器模型,在不考虑自然对流的情况下,利用Fluent软件对相变蓄热器进行二维储热过程的数值模拟。本文主要研究斯蒂芬数、雷诺数、列管排列方式、肋片数以及相变材料的导热系数对熔化过程的影响,并对熔化过程中固液分界面的移动规律进行了分析。模拟结果表明,内肋片强化换热效果明显,特别是对应用低导热系数相变材料[导热系数小于1 W/(m·K)]的列管式蓄热器,相对于无肋片结构,加入肋片（N_fn=2）可缩短熔化时间52.6%。     

内部通道肋片结构对Mark Ⅱ叶片冷却性能影响的降维模型研究

一维冷却通道气热耦合计算是分层涡轮叶片冷却结构设计的重要方法。发展了以管道网络算法为核心的内部冷却特性计算程序,并与三维传热计算进行了耦合。通过与MarkⅡ叶片特定实验工况下的结果进行对比,验证了方法的有效性。此外,进一步将带肋结构流道传热特性相关经验公式集总在一维气热耦合算法中,分析了带肋通道改型的MarkⅡ叶片冷却性能。结果显示,带肋结构相比光滑流道能显著提升换热性能,在中径截面处较原方案温度下降15～30 K。     

12V180ZJC型柴油机机油冷却系统的研究

通过肋片管二维温度场的测定和计算 ,揭示了肋片管沿肋高和肋宽的温度分布规律 ,优化了肋片管的结构参数 ,为 12V180ZJC型柴油机机油冷却系统进一步改善性能提出了重要措施 ,对其它领域的换热设备结构优化也有指导意义。     

地热换热器U型埋管的传热模型及热阻计算

讨论了地源热泵地热换热器竖直U型埋管钻孔内的二维稳态传热模型。基于钻孔内的温度场的二维解析解，得出钻孔热阻表达式。分析了影响钻孔热阻的几个相关因素，通过与一维简化模型得到的钻孔热阻相比较，认为采用二维模型可以为工程设计提供更准确可靠的热阻数据。     

竖直U型埋管地下换热器的传热模型

以钻孔壁为界,将所研究的传热区域划分为土壤部分和钻孔内两部分.对于钻孔外土壤部分的传热过程,采用线热源理论建立非稳态模型进行分析讨论;在钻孔内,对一维模型和二维模型进行了对比,从而得出增强地下换热器换热的措施.     

肋片强化传热储能单元相变过程数值模拟

本文对阵列式肋片强化传热的石蜡类相变储能单元进行数值模拟,相变材料储存于阵列式肋片之间,热量通过铝材基座和肋片传递给相变材料。采用十八烷作为数值模拟的相变材料,其熔点是28℃,密度和动力粘度随温度变化,通过改变肋片尺寸以及边界条件研究相变材料的融化过程,通过分析温度场,流场,固-液两相分布探究相变规律,用无量纲参数分析肋片尺寸以及不同边界条件对相变过程的影响。结果表明,受自然对流的影响,随着时间推移,肋片处热流密度先增加后减少,基座处热流密度大幅度升高;相变材料融化后,对流换热是主要的传热方式;对于相变层偏薄的相变储能单元,宜采用小尺寸肋片,相变层偏厚的相变储能单元,宜采用大尺寸肋片。     

多孔介质燃烧_换热器内燃烧和传热的数值模拟

通过建立二维数值模型研究了多孔介质燃烧-换热器内的燃烧和传热。研究系统配置对燃烧-换热器热效率和压力降的影响。结果表明,换热管的纵向距离对燃烧器内温度分布、传热速率和压力损失有显著的影响。减小换热管纵向距离,热效率和压力损失增大,而换热管的水平距离对热效率和压力损失的影响很小。另外,增大小球直径导致热效率增大和压力损失的急剧减小。数值模型的有效性通过实验进行验证。     

全氢罩式炉钢卷退火过程在线数值仿真

在分析全氢罩式退火炉钢卷退火过程传热机理的基础上,建立了适用于钢卷温度在线跟踪的二维传热数学模型,着重讨论了循环气体与钢卷之间对流换热的计算方法。针对强烈影响对流换热计算的循环气体流速分布问题,通过内罩内氢气流场的数值分析,给出了氢气流量的分配规律。应用所开发的仿真软件,实现了钢卷退火过程温度在线跟踪,并得到了实测验证。     

基于航空散热板的内嵌热管传热模型分析

对一种非规则截面的航空散热板轴向槽道热管,分别建立了基于SINDA软件HEATPIPE算法的一维模型和基于QFLOW算法的二维模型,比较了两种传热模型和算法下热管的暂态和稳态传热特性。结果表明,两种模型对热管平均工作温度的计算结果吻合较好,由于一维模型没有考虑热管壳体的周向传热以及热管的结构对边界条件施加的影响,最大传热能力的计算结果小于二维模型。一维模型适于对航空热管进行系统级的初步热设计,二维模型适于对非规则截面热管的定量传热分析。     

土壤间接热脱附强化换热性能研究

针对土壤间接热脱附换热效率低的问题进行了强化中心管换热的研究,采用数值模拟的方法建立了不同肋片及不同排布方式的土壤热脱附中心管模型,通过改变进口烟气的流速,探究最佳肋片结构.模拟结果表明:在热脱附中心管中添加肋片能显著的提升其换热效率,其中螺旋凸管的传热效果最好,且螺距越小其换热效果越好,在相同进口流速下其换热系数提升...     

空气源热泵水箱温度的解析解及其实验验证

针对双螺旋或多螺旋换热器的非稳态传热问题,提出一种获得换热器水箱温度分布的解析解模型。该模型将水箱传热问题简化为基于线圈模型的有限大空间内的二维绝热边界传热问题。采用虚拟热源法和热源温度场叠加法,推导出有限长线圈热源在有限大绝热空间内进行非稳态导热的水箱温度场解析解表达通式。以直热式空气源热泵热水器为例,在不同环境温度条件下,对蓄热水箱的非稳态温度场进行实验测量,实验结果与理论解析解模型获得的计算结果一致,从而验证解析解模型的可靠性和准确性。该文提出的螺旋换热器水箱导热解析解模型为研究该问题提供一种快捷而有效的分析方法。