多孔介质太阳能吸热器性能分析

采用4种多孔骨架中辐射传输模型,包括:忽略多孔骨架内部辐射模型(模型A)、Rosseland模型(模型B)、均匀内热源模型(模型C)与吸热器中辐射传输满足Beer定律的模型(模型D),推导得到了局部非热平衡条件下4种模型所对应的吸热器中多孔骨架温度、空气温度和吸热器热效率的解析解,分析了多孔骨架孔隙率、导热系数和孔隙直径对吸热器性能的影响。结果表明,对模型A和模型B,吸热器中最高温度位于吸热器进口处;对模型C,吸热器中最高温度位于吸热器出口处;而在模型D中,吸热器中吸热器内部或吸热器的出口处温度最高。吸热器效率取决于多孔骨架导热系数、孔隙率和孔隙直径等参数,当吸热器中内热源均匀分布时,吸热器效率是最高的。     

采用局部非热平衡模型对石灰窑温度场的模拟及优化分析

以某300 t/d气烧石灰环形竖窑为研究对象,为获得其最佳运行工况并解决窑中煅烧温度分布不均匀的问题,采用数值模拟方法进行研究。将石灰石视为多孔介质、采用自定义标量方程(UDS)编译局部非热平衡模型、窑体中碳酸钙分解反应以源项的形式通过自定义函数(UDF)添加到整个反应过程中,获得的窑体中排烟和出料的模拟平均温度与实测值误差很小(15%),且石灰石固体和烟气的两相温度三带分布图符合实际煅烧过程的温度分布,验证了模拟计算的合理性;在此基础上,对燃料流量、助燃风流量和冷却风流量3参数进行单参数分别分析和正交试验分析。研究表明:燃料流量和冷却风流量对窑体温度场影响较强,而助燃风流量的影响较弱;石灰窑的最佳运行工况为燃料流量、助燃风流量和冷却风流量分别取0.152 4、0.106 7和0.174 6 kg/s。     

多孔介质导热的分形模型

多孔介质中热量传递与多孔介质内部的几何结构有密切的关系，讨论了多孔介质的分形结构和相关的分形维数，利用能量方程，导出了分形维数为D的有限尺度多孔介质中的广义热传导方程，在此基础上，假定热量在多孔介质中的传导路线也是一种分形结构，提出了一个筒化的多孔介质并联通道分形导热模型，求出了基于分形理论的多孔介质有效导热系数表达式。     

内插多孔介质微通道热沉的数值模拟

以水为流动介质,在微通道内添加堆叠金属丝网多孔介质,采用局部非热平衡假设和双能量方程模型,分析了内插不同目数金属丝网的微通道在层流状况下的传热与阻力特性,并采用数值计算方法对微通道热沉进行了数值模拟。结果表明,在微通道内插入多孔介质能显著提高热沉的对流换热系数、降低加热面平均温度,但阻力增加较大,且当插入的金属丝网目数为100目时,微通道热沉的对流换热系数较大,与填充其他目数金属丝网相比阻力增加较小。     

空心喷雾油滴碰撞热多孔介质的数值研究

为加深对多孔介质发动机中均匀混合气形成的了解,用改进的KIVA-3V详细模拟了空心喷雾油滴碰撞热多孔介质的过程。在KIVA-3V中增加了油滴碰撞热多孔介质壁面的碰撞模型、传热模型及空心喷雾的线性不稳定性液膜破碎(LISA)模型。油滴与热壁的碰撞模型和传热模型经检验证明了其合理性。在简化多孔介质结构的基础上,在不同的环境压力及喷雾锥角下,模拟了空心喷雾与热多孔介质的相互作用。计算结果表明:油雾在碰撞到热多孔介质后,发生分裂的油束和多孔介质区域的高温,促使油滴实现快速蒸发并为油蒸汽与空气充分混合创造了前提。不同的空间压力及喷雾锥角直接影响到油滴在多孔介质中的分布。     

多孔介质蒸发制冷板应用于建筑墙体的性能分析

把含湿多孔介质置于建筑墙体结构中,在室外环境的作用下,多孔介质外表面和内部的水分蒸发吸热,为房间提供部分冷量。文章表述将含湿多孔介质置于建筑北墙中,在建立多孔介质热湿平衡的基础上,采用描述非饱和多孔介质热质迁移的数学模型,分析了室外环境参数及多孔床层结构对床层内温度分布、蒸发量场及水蒸气迁移的影响,为多孔介质应用于建筑结构的推广和应用提供理论指导。     

应用热非平衡模型模拟梯度磁场作用下多孔介质方腔内空气热磁对流

梯度磁场可用来控制多孔介质内空气的自然对流传热过程.利用局部热非平衡模型对圆形截流线圈水平放置时三维多孔介质方腔内的空气热磁对流进行了数值研究.控制方程基本变量采用控制容积法离散,求解采用SIMPLE算法.计算过程中Ra为103～105,磁场力数γ为0～150、Da为10-7～100.获得了空气热磁对流的流场和温度场....     

多孔介质发动机的双区燃烧模型

多孔介质(PM)发动机是基于多孔介质燃烧技术的新型发动机,能够实现均质和稳定燃烧。在考虑了区间质量分布、壁面传热、区间质量交换等因素的基础上,结合多孔介质换热模型,建立了多孔介质发动机的一种双区模型,对其燃烧过程进行模拟。着重讨论了进气温度和压强、压缩比、过量空气系数等参数对多孔介质发动机性能的影响。计算结果表明多孔介质对混合气的预热作用,促进了液体燃料汽化和燃烧反应发生,多孔介质初始温度对发动机的压燃着火起决定性作用。     

含湿多孔介质内热量迁移的研究

文中分析了未饱和含湿多孔介质内热湿耦合作用过程的热迁移机量,提出了热量迁移数学模型,讨论了不同边界条件对多孔介质内温度分布的影响状况。     

多孔介质微燃烧器的试验研究

对微尺度下的氢气/空气预混气在多孔介质中进行预热燃烧时的燃烧特性进行了试验研究,在回热燃烧器中对不同ppi(每英寸长度上的孔洞数)的多孔介质进行对比试验,分别测试了氢气/空气预混气在预热下的燃烧效率与氢气流量、过量空气系数α以及多孔介质ppi之间的关系.结果表明,在多孔陶瓷的蓄热和混流作用下,燃烧速度和燃烧效率均得到了显著的提高,稳定燃烧界限也有一定的扩大.为进一步减小微尺度条件下的燃烧热量损失,提高燃烧效率,提供了试验依据.     

薄层毛细多孔介质湿区干燥过程相变传热传质常压模型

对液相歼余饱和度Sir作了一个定义,把含湿毛细多孔介质干燥区域分为湿区和干区。建立了以液相饱和度S和温度T为参数的湿区干燥过程相变传热传质常压模型。采用全隐式有限差分方法以模型进行了数值计算。数值解表明,模型能很好地预测湿区干燥过程中的液相饱和度S和温度T的变化。     

混凝土多孔介质等温吸湿过程的数值模拟

分析了含湿多孔介质吸湿的主要机理，根据介质吸湿过程中的热湿平衡建立了其吸湿过程的一维数学模型。采用控制容积法及时间显式积分方案对方程进行了数值计算。计算结果表明多孔介质在等温吸湿过程中存在不稳定和相对稳定两个阶段。吸湿处于不稳定阶段时温度梯度势和含湿量梯度势相互作用；吸湿处于相对稳定阶段时仅存在含湿量梯度势。同时比较了轻质混凝土、半轻质混凝土、粘土实心砖三种材料的吸湿性能。     

Non－Darcian and Anisotropic Anisotropic Effects on Natural Convection in Horizontal Porous Media Enclosure

Ｎｏｎ－ＤａｒｃｉａｎａｎｄＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＥｆｆｅｃｔｓｏｎＮａｔｕｒａｌＣｏｎｖｅｃｔｉｏｎｉｎＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＰｏｒｏｕｓＭｅｄｉａＥｎｃｌｏｓｕｒｅＺｈａｎｇＪｉｎｇｚｈｏｕ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｏｗｅｒ...     

部分填充多孔介质圆管中强迫对流传热与熵产的理论研究

为确定部分填充多孔介质圆管内传热最优的填充方式,对部分填充多孔介质圆管中的强迫对流传热开展研究。在圆管的外表面施加恒定热流,假设管内的流动和传热均处于充分发展段,分别采用达西-布林克曼模型和局部非热平衡模型描述管内流动与传热,获得管内速度场、温度分布、努塞尔数和熵产的解析解,重点讨论达西数、应力跳跃系数等相关参数对圆管中流动与综合换热性能的影响。结果表明:随着填充比的变化,部分填充多孔介质圆管中努塞尔数和熵产分别存在最大值和最小值。     

Numerical study and sensitivity analysis on convective heat transfer enhancement in a heat pipe partially filled with porous material using LTE and LTNE methods

An improved design for convective heat transfer in a heat pipe partially filled with porous medium is presented. In the present study, porous media is used to increase heat transfer in laminar flow inside the tube with a constant heat flux boundary condition. The porous segments are set in different positions in the tube, while the ratio of porous volume to total volume of tube is considered to be constant. A performance evaluation criteria (PEC), which takes account of both heat transfer and pumping power, is defined to find the enhanced mode of porous media arrangement. According to the current results, PEC increases with the number of porous segments. Moreover, the sequence of unequal segments arrangement within the tube is from the largest to the smallest part for a higher PEC. Effects of parameters including porosity, Darcy number, and ratio of effective coefficient of thermal conductivity to coefficient of thermal conductivity of fluid (TKR) are investigated for sensitivity analysis. Simulations are conducted using the local thermal equilibrium method. In addition, the local thermal nonequilibrium is also used for comparison. For TKR numbers less than 10, these models show the same results with negligible differences except for TKR more than 10.     

Forced Convective Heat Transfer in a Plate Channel Filled with Solid Particles

ＦｏｒｃｅｄＣｏｎｖｅｃｔｉｖｅＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒｉｎａＰｌａｔｅＣｈａｎｎｅｌＦｉｌｌｅｄｗｉｔｈＳｏｌｉｄＰａｒｔｉｃｌｅｓＦｏｒｃｅｄＣｏｎｖｅｃｔｉｖｅＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒｉｎａＰｌａｔｅＣｈａｎｎｅｌＦｉｌｌｅｄｗｉｔｈＳｏｌｉｄ...     

A New Capacitance Probe for Measuring the Local Moisture Content in Wet Porous Media

INTRODUCTIONInthestudyofheatandmasstransferprocessesinwetporousmedia,theaccurateandquickmeasure-melltofmoisturecontentdistributioninwetporousmediaiscriticaltounderstandingheatandmasstransportmechanismsintheprocesses.ButthelackofPracticalmeasurementmethodformeasuringthemoisturefieldhinderedthestudyanddevelopmentofthefulldamefitalsoftheheatandmasstransferinwetporousmediatosomeextent[1].Althoughmanymethodsfordeterminingmoisturecontelltinwetporousmediahavebeendeveloped[','ltsuchasthegravimetr…