扰流柱对间断交叉肋流动换热特性的影响研究

为了探究扰流柱对间断交叉肋通道流动与换热特性的影响,针对不同扰流柱数量和排布位置建立了不同的交叉肋模型,并通过数值模拟的方法,计算了各模型的阻力系数比、强化换热系数以及综合热效率3个性能指标的变化情况。研究结果表明：随着扰流柱数量的增大,阻力系数比和强化换热系数逐渐增大,而综合热效率不断下降;在进口雷诺数为20 000时,14柱模型与32柱模型相比,阻力系数比升高了15.4%,强化换热系数升高了32%,综合热效率提高了2.6%;将相同数量的扰流柱排布在通道内的不同位置对综合热效率的影响并不明显。     

基于扰流作用的凝汽器强化换热技术原理分析

针对湿冷机组凝汽器的强化换热,从工程应用的角度分析了通过扰流作用实现强化换热的基本技术原理,即采用一定技术手段通过减弱边界层对流动和传热的影响,达到减小热阻、提高换热系数的目的,并结合实验数据对换热系数提高情况进行了验证,结果显示,有扰流作用的管内换热,其换热系数较光管至少高出20%。     

具有浇注缺陷的扰流柱流动与换热特性的对比分析

采用数值模拟方法对两种具有浇注缺陷的扰流柱通道的换热和流动阻力特性进行了模拟,重点研究了断裂结构和束腰结构扰流柱的影响,并与完整扰流柱通道进行了比较。结果表明所研究的扰流柱通道与完整扰流柱通道相比,其换热效果和压力损失系数相差不大。具有断裂结构和束腰结构的扰流柱减轻了叶片的重量,降低加工精度,对通道的流动和换热特性的影响不大,甚至具有一定的强化传热作用。     

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。     

截面形状对旋转扰流柱通道流动换热特性的影响

为合理设计航空发动机涡轮动叶尾缘冷却结构,采用ANSYS FLUENT软件模拟了四种扰流柱截面形状在旋转状态下的流动换热特性。对比分析了不同旋转数(Ro)和不同扰流柱截面形状时通道内部的三维流场分布、湍流动能分布、努塞尔数(Nu)分布以及阻力系数。其中扰流柱的截面形状包含圆形、菱形、矩形和椭圆形,Ro数包含0、0.2、0.4和0.6四种数值。模拟过程中通道入口雷诺数为7 000,壁面恒定热流为1 000 W/m²。结果表明,截面形状和旋转数对流动和换热状态有着显著影响,矩形扰流柱通道的换热系数和阻力系数最高;随着旋转数的增加,迎风面和背风面的换热系数差异逐渐增大;在旋转作用下,扰流柱尾缘区域出现了纵向二次流,该二次流显著破坏了壁面附近的边界层,有利于背风面换热增强。     

某压气机盘腔的流动换热数值仿真研究

为了获取进出口压力对压气机盘腔温度分布的影响规律,采用数值模拟的方法对一种真实的涡扇发动机压气机旋转盘腔进行了流动换热研究。结果表明,应用二维数值模拟能够较为准确的捕捉轴向通流盘腔的流动特征,数值方法及简化模型的可信度较高;随着盘腔进口压力的提高,盘腔进口至出口的温升增加,但温升对流量的变化相对不敏感。     

流向微槽对涡轮叶片冷却通道内流动及换热特性的影响分析

在综合流向微槽表面流动及传热特性的基础上，结合涡轮叶冷却通道内的流动和换热特性，提出了将流向微槽表面应用于涡轮叶片的冷却通道，分析研究流向微槽的影响，以期为涡轮叶片的冷却寻找更有效的技术。     

Helmholtz共振腔的设计及其脉动流体强化换热效果的试验分析

采用试验的方法分析了流体力学不稳定性对强化换热的影响。试验中，水流经Helmholtz共振腔被转变为脉动流体，脉动的水流经单管换热器被加热，试验测量了不同条件下加装共振腔和不加共振腔时的换热系数，结果发现加装Helmholtz共振腔后换热管的换热系数可以提高10％～40％。     

倾斜封闭方腔内自然对流换热的场协同分析

采用场协同原理对倾斜封闭方腔内自然对流换热现象进行了研究。通过数值模拟获得了不同瑞利数(Ra=1~10~6)时倾斜封闭方腔内自然对流换热的协同关系,以及在一定Ra数下不同倾斜角φ对封闭方腔内自然对流换热的影响。结果表明:随着瑞利数Ra的增大,协同数Fc变小,其协同性越好。随着倾斜角φ的变化,当Ra≤10~3时,lg Fc的变化曲线近似呈现开口向上的抛物线型;当10~4≤Ra≤10~5时,lg Fc的变化曲线是单调的;当瑞利数Ra≥10~6时,lg Fc的变化曲线有2个极值和1个拐点。     

同速对转涡轮盘腔内流动和换热特性

为研究对转盘旋转速度对盘腔内换热效果的影响,应用RNG k-ε湍流模型对中心进气、径向出流的同速对转涡轮盘腔内的流动和换热特性进行了数值模拟。揭示了盘腔内气体的流动结构、两盘壁面边界层内的径向速度、换热效率以及壁面温度分布特征,并进一步探究了转盘转速对上述流动和换热特征的影响规律。结果表明:对转盘腔内存在两个反向的回流涡胞,这两个涡胞的相对大小以及相遇的滞止点位置取决于进气惯性力和旋转力的相对大小;转盘近壁面流体径向流动速度与盘壁面的对流传热系数呈正相关变化;对于上游盘,低转速范围时转速对壁面换热影响取决于旋转径向力和进气惯性力对上游盘近壁面流体流动驱动作用的相对大小,高转速范围内增大转速,上游盘壁面传热系数增大,壁面温度降低;对于下游盘,壁面低半径区域的对流传热系数随转速增大而减小,而高半径区域的对流传热系数随转速增大而增大。     

燃气透平叶片尾缘内部冷却通道流动与换热特性研究

针对更为接近于真实叶片尾缘段的楔形内部冷却通道的流动与换热特性开展了数值研究,分析了不同冷却工质应用在楔形冷却通道中的性能表现以及不同扰流柱结构、柱肋组合冷却结构对尾缘内部冷却通道中的热力特性的影响.研究表明:区别于矩形内部冷却通道,楔形通道中壁面传热系数沿流动方向呈现逐渐升高的趋势;冷却工质对换热性能影响明显,蒸汽的...     

水平放置离散矩形直翅片强制对流的传热研究

实验了不同空气流速时水平放置离散矩形直翅片组的稳态传热着重探讨了翅片列间距对翅片组散热性能和阻力损失的影响,用离散翅片的长度作为定性尺寸,得到了计算直线排列的离散翅片组平均对流传热系数的无量纲传热准数关系式     

锅炉对流受热面错列管束相对节距对其对流换热的影响分析

计算并分析了横向冲刷错列管束中管子横向与纵向相对节距修正系数的影响因素,给出了它们之间的变化规律,为横向冲刷错列管束的设计提供了必要的参考依据.     

百叶窗翅片的传热和阻力性能试验研究

风洞试验台上对8种不同结构参数的百叶窗翅片进行传热和流动阻力的性能试验。分析比较了翅片长度、翅片间距、翅片高度对其传热和阻力性能的影响，其中翅片长度和翅片间距对无量纲传热j因子和摩擦阻力f因子影响较大，翅片高度影响较小。同时采用3√j/f因子综合评价了8种翅片的强化传热效果。结果表明，翅片长度对强化传热影响最为显著。     

填充床内对流换热的数值研究

为研究空气流入高温填充床时小球直径和空气流速变化对填充床内对流换热和压力损失等的影响,利用孔隙尺度介观方法对顺序排列多孔介质小球的三维填充床进行数值计算,数值计算与实验结果吻合较好。结果表明:填充床内固相和气相间存在热的非平衡性;当小球直径从2.8增大到5.6 mm时,在最高温度上游对流换热强度减小,在最高温度下游对流换热强度增大,同时,压力损失和最大无量纲速度减小;气体流速增大时,填充床内产生湍流运动。     

Experimental Verification of Model for Liquid-Cooled Staggered Pin Fin Heat Sinks with Top Bypass Flow

Pressure drops and heat transfer over staggered pin fin heat sinks with top bypass flow were experimentally evaluated. The authors considered liquid-cooling applications because there were few data available comparing to air-cooling applications. Empirical equations to predict heat transfer on the endwall were developed by obtaining experimental data on the copper base plate with acrylic pins. A new model for predicting pressure drops and heat transfer over staggered pin fin heat sinks with top bypass flow based on mass, momentum, and energy conservation within the two control volumes is proposed. The first control volume in the model is located within the finned area, and the second is located in the gap between the tip of the pins and the flow channel. This model combines two conditions according to the boundary-layer thickness. A comparison between experimental and calculated results revealed that dimensionless pressure drops and the Nusselt number could be predicted within 30% error for the former and 50% error for the latter.     

二维串列双圆柱层流对流传热的数值分析

基于流场分析软件,结合UDF编程技术和动态网格技术,分别对二维串列放置的静止和振动的双圆柱在不同间距比时的对流传热特性进行了仿真分析.结果表明:二维串列双圆柱对流传热时,静止和振动条件下的间距比均存在一个临界值3.5,小于该临界值时,传热较弱,大于该临界值时,传热增强且随间距比的变化波动较小.在相同间距比下,振动时圆柱面平均Nu明显增大,对流传热能力显著提高.在不同间距比下,二维串列双圆柱绕流时,速度场和温度梯度场之间的协同程度不同,双圆柱的振动使场协同进一步得到改善,从而提高了双圆柱的对流传热能力.     

波纹板强化换热装置中带水膜饱和烟气对流传热的实验研究

为了探讨糖厂的烟气水膜除尘耦合换热技术实施的可行性,建立了带水膜湿烟气与空气之间的换热实验装置,进行带水膜湿烟气的对流传热实验研究。在该换热装置中,烟气在矩形通道中流动并喷入雾化热水,通过换热面加热另一侧的空气,同时,在烟气侧通道安装波纹板强化单元,以强化热质传递。实验确定最佳液气比,通过改变波纹板峰高、波纹段高、段数及烟气流速,研究带水膜饱和烟气的对流传热系数。结果表明:饱和烟气对空气的换热量显著;最佳液气比为3.3~4.2 L/m~3;烟气流速和波纹板添加段数的增加显著增大对流传热系数。回归了最佳液气比下的传热准则关联式。     

混合气体管内对流凝结传热研究

研究了混合气体在垂直圆管内的对流凝结传热。利用修正的膜模型与Nusselt凝结理论建立了换热数学模型，预测了壁面温度对膜厚度和界面温度的影响，计算了凝结液膜厚度，并与报相热阻法进行比较，研究结果表明该模型更接近实验果，提出了混合气体对流凝结换热与Nusselt凝结的不同。