圆孔型预旋喷嘴转静盘腔内流动换热特性数值研究

运用RANS(数值求解三维)方程和SST(紊流模型)的方法研究了圆孔形预旋喷嘴转静盘腔内流动换热特性。通过数值计算获得的实验测量预旋盘腔内的阻力系数和努赛尔数与实验数据吻合良好,验证了数值方法的有效性。分析了3种不同进气预旋比和湍流系数对圆孔型预旋喷嘴转静盘腔内的流动换热特性的影响。研究结果表明:旋流比、阻力系数和转盘表面换热随着湍流系数的增大而增大。阻力系数由于受旋转泵效应的影响沿径向逐渐增大,受进气影响在进出口附近周向不均匀较为明显。进气预旋比较小时转盘对气流做功提高气流总温,当进气预旋比达到1.5左右时,转盘无需推动气流转动,气流总温相对较低。进气流冲击导致进气位置转盘表面Nu周向分布不均匀,并导致形成转盘表面强换热区。     

带微型涡轮的旋转盘腔流场的实验研究

以带有微型涡轮的旋转涡轮盘腔为研究对象,采用实验的方法对其流动特性进行系统研究.实验采用五孔探针采集数据,具体研究了11OOr/min和1800r/min两转速下盘腔内部6个不同轴向位置的速度以及涡系结构分布情况.研究结果表明,进气惯性力和旋转效应的相对大小是影响带有微型涡轮的旋转盘腔内部流场的主要因素,高转速时,旋转效应主要控制流场结构.研究还得到了不同工况下,流场内部切向速度、径向速度、轴向速度的不同分布规律.     

内燃机活塞内冷油腔稳态综合传热预测模型

利用量纲为1的基础关联式,考虑活塞内冷油腔结构、两相流的物理特性和局部流动特性对传热系数的影响,分析不同缸径活塞在不同发动机转速时内冷油腔内流体的流动特性,建立对流换热系数的预测模型.结果表明:雷诺数和普朗特数乘积的自然对数值随发动机转速的增加而增大;在发动机转速相同时,随着内燃机活塞缸径的增加,内冷油腔内流体的雷诺数和普朗特数乘积的自然对数值随之增大.通过对比数值模拟和硬度塞试验测试结果可知,对流换热系数预测模型可有效预测内冷油腔的传热系数,能为内冷油腔的设计提供一定的理论依据.     

中心进气旋转盘的冷却效果实验研究

对涡轮发动机热部件冷却的主要指标目的是使热部件的总体温度尽可能低和热部件内部的温差尽可能小,因此对涡轮发动机涡轮盘的冷却除研究转盘表面的对流换热系数外,还应对以上两个指标进行研究。本文将发动机的涡轮盘简化成中心进气施转盘模型,用实验的方法研究了旋转雷诺数、进气雷诺数、盘罩间隙比和出气间隙比对转盘无量钢过余体平均温度和无量纲径向温差的影响,并给出了相应的准则关系式。     

涡轮盘腔内部流动和换热机理研究

首先分析了旋转雷诺数Reφ、预旋比βp以及湍流参数!T对带有预旋的转静系盘腔内流动及换热特性的影响,重点考察了Reφ、βp和!T对轮盘中心处预旋比β∞、阻力系数ξ的影响,并详细分析了盘腔内部流动结构,发现惯性力和离心力占不同主导地位是诱发不同的流动结构的主要原因;另外得到了旋转壁面局部Nusselt数沿径向的分布规律及影响因素;最后研究了无量纲质量流量cw对无量纲温度θ的影响,发现θ与cw基本满足对数关系。     

换热管内转子强化换热的数值模拟

本文概述了转子组合式强化传热装置的强化传热和自清洁原理。分别通过建立光管及内置多个转子换热管的三维流动模型,对换热管内流场、温度场、压力场以及换热过程进行了模拟,得到了管内流体的流动特性和传热特性。对比模拟结果表明,内置转子换热管管内的三维流动比较复杂,转子与管壁之间缝隙内的流体有着明显的环绕流动,切向速度和径向速度也增大到一定范围,转子旋转半径内的流体整体呈螺旋流动。总的来说,内置转子的换热管内较光管有较强的湍流度,尤其是近壁区域,因此强化了管内的对流换热,传热系数显著提高,从而验证了转子具有强化传热和自清洁的双重功能。     

具有盘腔扰流柱群的双辐板涡轮盘对流换热特性分析

提出一种具有盘腔扰流柱群的双辐板涡轮盘,利用靠近盘腔出口处叉排扰流柱群的强化对流换热,进一步提高了双辐板涡轮盘的换热效果。对壁面层网格进行细化,采用SST k-ω湍流模型,分别建立具有光滑盘腔、盘腔扰流柱群的双辐板涡轮盘对流换热模型,分析了扰流柱群对盘腔对流换热的影响。对比分析表明:扰流柱群明显增加了盘腔的局部对流换热,辐板上的低温区域明显增加,涡轮盘的最高温度相应降低,最高温度降低4 K;随着雷诺数的增加,扰流柱群局部对流换热系数相应增加,盘腔内壁的面积平均换热系数提高了20%,增强了双辐板涡轮盘的降温效果。     

纵向涡发生器对涡轮叶片前缘冲击冷却的影响

采用三维数值方法对涡轮叶片前缘射流腔内的流动和换热特性进行了研究。在射流腔内安置一对三角形纵向涡发生器,研究了纵向涡发生器的安置角度、两纵向涡发生器间的距离以及纵向涡发生器距射流孔中心的距离对流动和换热的影响,分析了纵向涡发生器强化冲击换热的机理。结果表明:当在射流孔前的上壁面上增加一对纵向涡发生器后,射流孔前的横流流速减小,射流穿透力增大,射流腔内湍动能增大,从而造成靶面换热极值及高换热区域显著增大;在研究的纵向涡发生器各位置参数范围内,当横流雷诺数较低时,各参数对靶面换热的影响不大。     

哥氏力对旋转方通道内流动与换热的影响

在雷诺数亿为6000,旋转数助为0～0．26内,数值模拟了旋转光滑径向出流通道的内流动与换热分布,分析了哥氏力对旋转管流的作用机理。计算结果表明,切向哥氏力推动了通道截面内的双涡二次流,径向哥氏力则使得近侧壁流体加速和中心流体减速。换热计算结果从定性趋势上吻合公开文献中的实验现象。反映了旋转附加力的基本影响规律。     

旋转状态下工质冷凝换热特性的实验研究

旋转产生的旋转附加力对板式冷凝器通道中流体的流动状态产生扰动,影响流体的换热性能。建立旋转换热实验台对不同转速下板式冷凝换热器的冷凝换热特性进行研究。实验结果表明:随着转速的增加,换热器的换热性能呈现增加趋势。同一工质流量和冷却水流量时,转速在0~48 rpm范围内时,板式冷凝器的总传热系数最大增加幅度37.89%,R22侧换热系数最大增加幅度为27.95%,冷却水侧换热系数增加幅度基本保持在12%左右。综合分析,当转速和流体流量在一定范围内时,转速对R22侧气液两相流体的冷凝换热性能影响较大,对单相冷却水侧的换热性能影响较小。     

发动机气道稳流试验流动过程的相似分析

通过对发动机气道内气体流动过程的相似分析，在雷诺Re准则数足够大的前提下，非定性准则欧拉Eu数和相似不变量无因次涡流NR保持不变。这就证实通过稳流试验来测量气道的流通性能是可行的。通过数理推导，评价参数流量系数μσ真实就是欧拉Eu准则数的一种表现形式。     

平行流蒸发器内气液两相流分配均匀性实验研究

平行流蒸发器内气液两相(特别是液相)在各扁管间的分配对其传热性能影响较大,如果各扁管间的气液分配不均匀其传热性能将显著地下降.在不同气-液流量下实验研究了6种不同形式的平行流蒸发器的分支管液体流量分配情况,实验中观察到流型以环状流为主.研究发现,对于竖直向下流动和竖直向上流动,用通过增加管径的方法不能改善液体流量在各分支管的分配,而主管中气液入口的位置对于流量分配均匀性影响较大.     

浅谈调节阀的流量调节、调节范围及流量特性

通过对调节阀的流量调节、调节范围及流量特性的分析，介绍了调节阀设计及选型中需考虑的几个因素。     

弯管流量计试验研究

弯管流量计是一种有潜力的流量计量仪器。采用试验的方法研究了弯管流量计的流量Q与压差!Δh的关系,以及流量系数随弯径比和弯管直径的变化规律,研究表明流量Q与压差!Δh成线性关系;在弯径比一定的情况下,流量系数随管径而变,并非常数。所以,在应用弯管流量计时,不仅要考虑弯径比的影响,而且要考虑管径的影响。     

锥阀空化现象研究及结构优化

为研究锥阀空化现象,运用ANSYS Fluent流体力学有限元计算软件,分析锥阀在内流和外流两种情形下的流场,得到锥阀在内流和外流两种流动方式下空化区域0~3s内气体的体积分数。计算对比发现,在液体流速和压力的突变区域空化现象明显,外流较内流空化区域大,空化程度比内流严重。为降低空化现象对锥阀型腔造成的损伤,优化锥阀型腔阀芯结构,优化模型1可避免内流时空化的发生,优化模型2在内流和外流情况下均能有效避免空化的发生,优化模型2的结构形式更为合理。研究成果可为锥阀设计提供参考。     

多级精馏装置的节能研究与分析

探讨了几十种基本的多级精馏装置的流程，并从节能的角度研究和分析它们的特点及适用条件。     

Shape of isolated bubble in intermittent flows in a horizontal pipe

An experimental study on the shape of a single bubble similar to those observed in a horizontal plug/slug flow was performed using visual observation and conductance probes. The results indicated that the shapes of the bubble nose and the bubble body depend on the Froude number defined by gas/liquid mixture velocity, whereas the shape of the back region of the bubble depends on both the Froude number and bubble length. The photographic images showed that the structural feature of the bubble head is related to the motion characteristics of the bubble. The transition from plug flow to slug flow occurs when the tail of the bubble changes from a staircase to hydraulic jump pattern with the increasing of the Froude number and bubble length. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 36(5): 276– 285, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20161     

Experimental Studies on The Mechanism and Control of Secondary Flow Losses in Turbine Cascades

This paper summarizes the results of the authors' 4 year experimental studies on the secondary flow losses in turbine cascades. Cascade wind tunnel experiments were carried out concerning the influence of aspect ratios, incidence, turning angles and outer endwall divergent angles in order to unveil the evolution mechanism of secondary flow losses in turbine cascades without end clearance. Some methods for controlling the secondary flows are investigated including the blade leaning, blade cambering, endwall convergence and leading edge extension at two ends of the blade.     

Experimental study for the stratified to slug flow regime transition mechanism of gas-oil two-phase flow in horizontal pipe

Theoretical relations that predict the transition from a stratified pattern to a slug pattern, including a onedimensional wave model that contains less empiricism than the commonly used Taitel-Dukler model, and the ideal model for stratified flow for the gas-liquid flow in horizontal pipes are presented. Superficial velocities of each phase, as the onset of slugging occurs, were predicted, and theoretical analysis was conducted on the stratified to slug flow regime transition. The friction, existing between the fluid and pipe wall, and on the interface of two phases, was especially taken into account. A theoretical model was applied to an experiment about air-oil two-phase flow in a 50 mm horizontal pipe. The effect of pipe diameter on the transition was also studied. The results show that this approach gives a reasonable prediction over the whole range of flow rates, and better agreement has been achieved between predicted and measured critical parameters. __________ Translated from Journal of Shanghai Jiaotong University, 2006, 40(10): 1782–1785, 1789 [译自: 上海交通大学学报]     

利用T型三通测量气液两相流体的流量和干度

利用T型三通的相分离特性 ,从被测气液两相流体中分流分离出一部分单相气体 ,通过测量这部分单相气体的流量确定被测气液两相流体的流量或干度。这种方法把两相流体的流量测量转化成了单相流的测量 ,测量仪表的稳定性和可靠性能得到显著改善 ,测量精度得以大幅度提高。试验结果证实 ,分流系数与被测两相流的干度成正比。在本文实验范围内 ,流量和干度的平均测量误差小于± 5 %。