过渡流下多列叉排圆柱列流动传热特性对比研究

为了在过渡流状态下对小型化换热器叉排管束群的传热强化机理进行研究,对三列、五列叉排圆柱列的流动传热特性的数值模拟结果进行了对比研究。使用Fortran程序对基于复合网格系统的三列、五列叉排模型在不同横向间距(Ps/D)下的流动传热特性进行数值模拟。研究结果表明(1)当Ps/D=3时,五列叉排圆柱列的传热强化效果最好,Ps/D=4时,三列叉排圆柱列的传热强化效果最好;(2)在叉排管束群中,第二列圆柱列的对流换热效果最好,后排圆柱列的对流换热效果依次降低。(3)在叉排管束群中,当圆柱列列数增加时,Ps/D增大时,传热强化效果不明显。     

过渡流下近壁圆柱流动传热特性的优化研究

针对过渡流状态下近壁插入圆柱的模型进行数值模拟与分析,通过基于复合网格系统的计算方法,分别研究过渡流状态下单圆柱与双圆柱对壁面流动传热特性的影响,以期优化圆柱下游壁面的流动传热特性。研究结果表明:1)一方面,近壁插入圆柱可使圆柱和壁面间流体受迫加速,此处壁面换热得以强化;另一方面,近壁插入圆柱可使流场产生波动,形成正负交替的漩涡,其对壁面的洗刷作用亦会使被洗刷处的壁面传热强化;2)近壁插入双圆柱与近壁插入单圆柱相比,可有效提高圆柱下游的换热系数,明显优化壁面换热效果。     

近壁串列双圆柱绕流自激振荡及强化传热研究

近壁串列双圆柱绕流是研究强化传热的典型模型之一,在动力工程领域有着广泛的应用。针对该模型中特有的流动传热特性进行了研究,重点分析了局部区域的强化传热机理。结果表明：壁面传热在两圆柱附近的区域出现不同程度的增强,在Re=400时第二个圆柱影响区域3≤x/D≤5的强化效果最好。进一步分析强化传热的形成原因,-1≤x/D≤1区域的强化传热主要由流动加速效应引起;3≤x/D≤5区域的强化传热主要由第一个圆柱尾流的低频自激振荡效应与流动加速效应的共同作用引起。深入研究这一共同作用,得出第二个圆柱附近的流动不稳定性与传热不稳定性的相互影响是局部强化传热的根本原因。     

过渡流下后台阶内插圆柱流动与传热特性研究

为研究过渡流下（Re=700）内插圆柱对后向台阶流动及传热特性的影响,并尝试找出强化台阶底面换热的最佳圆柱位置,建立二维数值计算模型。采用Fluent设定控制方程和边界条件进行数值模拟,并搭建后向台阶闭式循环水槽试验台,在相同工况下通过PIV进行可视化流动实验,验证数值计算的可靠性。结果表明：Re=700时,圆柱的位置会影响回流区进而影响台阶底面的传热能力;当内插圆柱的横向位置Xc/S=0.6、纵向位置为Yc/S=1.0时,底面传热效果最好,与无内插圆柱工况相比,传热效果提高约112%,而压降只增加45%。     

过渡流下圆柱不同间距比对壁面传热特性影响

目前换热器正朝着结构紧凑、小型化方向发展,换热器的管束细化使管外流场向过渡流状态转变。为了提高换热器的换热效率,采用基于复合网格系统的计算方法,建立了内插串列双圆柱对壁面强化传热模型并进行实验验证,通过数值分析研究过渡流状态下圆柱距壁面的不同间距比(C/D)对壁面传热特性的影响,以期优化圆柱下游壁面的流动传热特性。研究结果表明:近壁插入圆柱可强化圆柱下游处的壁面传热;不同C/D值对壁面的传热强化效果有显著影响,壁面的传热强化效果随C/D的增大而减小,在加工工艺条件允许的情况下应尽量使被插圆柱靠近壁面,这为过渡流下换热器的研究提供了参考。     

过渡流下后向台阶壁面传热的时均特性研究

为研究过渡流范围(550?Re?1 500)后向台阶底面的传热特性,建立二维非稳态后向台阶流动的数值模型,数值模拟台阶下游底面的时均努塞尔(Num)数随Re数增大的发展变化情况,并结合流场中流动结构的发展变化规律对Num数分布特性进行分析。结果表明,随Re数增大,台阶下游流场中间区域产生旋转方向相反的旋涡对,主回流区下游底面和内部底面先后出现附壁旋涡;Num数沿着流动方向出现主峰和次峰,主回流区下游底面的附壁旋涡促进主峰下游的Num数快速增大,而主回流区内产生的附壁旋涡促进了主峰上游的Num数快速增大;主峰值、次峰值随着Re数增大而增大;两峰位置随着Re数增大先相向移动,然后同向移动。总之,在过渡流区域,提高Re数能够提高底面的Num数,增强底面换热效果,当Re数大于900时,主回流区内换热效果明显增强。     

过渡流下异管径三圆柱绕流的可视化实验

为研究过渡流下不同雷诺数Re,不同横向中心距Ps的异管径三圆柱绕流的流动特性,采用二维粒子图像测速系统(PIV)对过渡流下异管径三圆柱绕流进行可视化实验研究.结果 表明,Re=120、150和200时,横向中心距的变化对上下游圆柱尾流有着明显影响.横向中心距的变化主要影响上下游圆柱的互相作用,从而引起尾流旋涡形态的变化...     

过渡流下叉排翅片列三维传热特性的研究

叉排翅片是一种用在换热器表面排列紧凑而高性能的结构,应用极其广泛。目前国内外研究虽获得了大量实验数据和二维(2D)数值结果,但是对实际结构和边界条件下的三维(3D)数值研究涉及较少。为了进一步加深对叉排翅片列的3D数值模拟传热特性的研究,建立了叉排翅片3D数值模型,与实验结果、实验关联式进行了比较,分析了一些模拟与实验误差的因素,验证了实际边界条件下的3D数值模型,并进行了叉排翅片表面传热特性的分析。结果表明,存在一个非定常层流区且其流场在翅片区以外不稳定而在翅片区以内稳定,同时非定常层流区的传热性能比定常层流区的好。     

不同间距比下串列双圆柱绕流的可视化实验

为了研究串列双圆柱绕流规律,针对本实验设计了开式循环水槽,将染色法及粒子图像测速(PIV)系统相结合,对不同雷诺数下的单圆柱、不同间距比的串列双圆柱绕流进行定量及定性的可视化实验。首先验证实验装置的稳定性,然后对不同雷诺数下的单圆柱绕流进行可视化实验,将实验数据与文献数据对比,验证实验装置的正确性。Re=200时,得出以下实验结论:当中心距Ps≤3D时,上游圆柱的尾流呈现出稳态,而下游圆柱的尾流是非稳态;增大间距,上游圆柱的尾流逐渐由稳态变成非稳态,并且这种非稳态将会加强下游圆柱尾流的非稳态,随后下游圆柱后端出现有规则的涡脱现象。     

过渡流状态下圆柱列流动与传热特性的数值模拟

紧凑型换热器的管径变细,管径细化后,换热器内的管外流动由湍流向过渡流转变,而对过渡流的研究较少。为了研究过渡流状态下管束的传热强化机理,采用基于复合网格系统的计算方法对两列顺排圆柱列与三列叉排圆柱列进行数值模拟,并对比研究流体与温度对流动传热特性的影响。数值模拟结果表明:当中间圆柱列不加热时,整流作用与尾流不稳定性作用的共同影响能够保证流动传热强化效果;当中间圆柱列加热时,温度场发生的变化会弱化传热。     

基于双U地埋管蓄取热耦合工况下土壤动态传热特性试验研究

为了探索蓄取热耦合工况下双U竖直地埋管周围土壤动态传热特性,自行搭建砂箱试验台,试验研究了蓄热取热耦合(冷热交替)运行模式对土壤温度分布和单位井深换热量的影响。试验结果表明:土壤温度随运行时间呈现出周期性上下波动的变化规律;随着径向距离增加,土壤温度上下波动幅度减小;单位井深换热量则呈现先急剧跃升后再下降趋于稳定,随后再急剧跃升的周期性变化规律;等功率、变蓄热功率和变取热功率三种工况中,连续运行模式下等功率工况的土壤温度上下波动幅度最小,而间歇运行模式下变取热功率工况的土壤温度上下波动幅度最小;连续运行模式下的平均单位井深换热量以等功率工况为最高,而间歇运行模式下的则以变蓄热功率工况为最高。     

双电层效应对压力驱动微流体流动及传热的影响

在非对称壁面zeta电势及热通量边界条件下,研究双电层效应对平行微流道内压力驱动微流体流动及传热特性的影响.建立微流道内压力驱动流体的数学模型,双电层电势分布、流体流动及传热特性分别由Poisson-Boltzmann方程,修正的N-S方程,能量方程进行描述,对三个方程进行求解并得到微流道内电势,速度及温度分布的解析解.详细讨论动电参数、壁面zeta电势、上下壁面zeta电势比及热通量比等因素对电势场、流场、温度场及微流体传热性能的影响.结果表明,壁面zeta电势会影响微流道内电势分布,流动电势的改变会影响速度分布,进而影响微流道的温度分布与传热性能.在微尺度下,双电层效应对压力驱动流的影响很明显,与传统的无双电层效应的泊肃叶流相比,其流动及传热特性均有显著差异.     

柱形锻件热处理过程中传热模拟分析

以YB-65柱形锻件为研究对象,试验测量其三种不同组织（珠光体、贝氏体、马氏体）的热物性参数,并用JMatPro热力学软件对其进行计算。采用敷偶法研究实际热处理过程中锻件内部温度场的变化,运用商用非线性有限元软件对不同热物性参数条件下锻件不透烧加热、淬火及回火过程中的温度场进行模拟。通过实测和模拟,建立起反映这一热处理过程的传热模型,确定该模型的物性参数、燃气炉加热的表面有效黑度,淬火换热系数等重要参数,模拟结果较好地反应了实际传热过程。     

双螺旋线圆柱凸轮机构的设计与分析

以应某企业要求设计一款用于机械手臂端部完成螺旋高速往复的机构,介绍了双滚子在螺旋线圆柱凸轮上的应用.采用解析法对机构的受力以及运动进行理论分析.利用NX10.0建模,将模型导入Adams2016输出其运动数据,对解析法结果进行验证.对设计初期得到的滚子与螺旋切槽的接触冲击进行分析,针对双滚子在运作时对螺旋切槽造成冲击大...     

基于Fluent的传热风洞流场品质研究

基于计算流体动力学分析软件Fluent对一台吸入式直流传热风洞内部流场进行了数值模拟,分析了风洞主要部件(整流段、收缩段和实验段)的长度对风洞流场品质的影响,得出实验段两种雷诺数下的速度曲线,发现Re=500时实验段气流发展并保持得更均匀平稳;而Re=104时,实验段气流速度有明显下降,对试验的结果将会产生一定影响。本研究对该类风洞的优化设计有一定参考价值。     

管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟

利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT 13.0模拟软件中对管壳式换热器的壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,得到了不同折流板间距及入口流速的情况下换热器壳程流体温度场、速度场和压力场,分析了折流板间距及入口流速对换热效率和流体诱导振动的影响,对换热器结构优化设计提出了改进措施。     

平行流式冷凝器的热力性能研究

对平行流式冷凝器热力性能进行了理论和试验分析,得出了影响平行流式冷凝器热力性能的因素,并提出了优化平行流式冷凝器热力性能的措施,为平行流式冷凝器的优化设计提供了理论参考。