电脑机箱散热性能优化问题的研究

介绍了用ANSYS软件对加装在电脑机箱表面的辅助散热风扇位置进行优化设计的方法。通过实验测试了空机箱情况下表面辅助散热风扇对CPU散热性能的影响,采用ANSYS软件对相同的情况进行了仿真,由两种方法的结果对比情况验证了用该软件仿真散热性能的可行性和准确性。并对实际的完整电脑机箱风冷散热系统的散热性能进行了软件仿真,根据仿真结果给出了风扇位置的优化建议,证实了用软件仿真方法进行电脑机箱散热性能优化设计的实用性。     

不同形状微肋阵换热特性数值分析

微机电系统的工作温度是限制其发展的因素之一,微通道热沉是被广泛应用于解决其散热问题的装置。针对该问题,建立了几何模型和数学模型并进行了数值计算;同时,对模型的准确性进行了验证。通过对不同热流密度和质量流速的数值计算,分析了微通道热沉的换热特性,对不同的肋片进行了综合评价,并提出了一种新的沸腾传热系数预测关联式。结果表明：相同工况下,沸腾传热系数随质量流速的增大而增大,随热流密度和肋间距的增大而减小;不同形状肋片在改变工况时沸腾传热系数的变化幅度不同;沿热沉方向肋间距为1.2 mm的圆形肋片综合性能最好;新的沸腾传热系数预测关联式的最大误差约为9.71%,具有一定的预测性。     

低速轴流叶轮流场气动声学试验研究

以低速轴流风扇的弯掠叶片为对象,通过气动声学试验,获得了不同运行工况下声压级的变化规律,对比研究了叶片周向弯曲方向对低速轴流风扇气动噪声的影响.结果显示,低速轴流风扇尾迹宽度的径向分布规律受叶片弯曲方向的影响不大,即叶轮尾迹宽度沿径向都呈现逐渐减小的变化规律.与后弯叶片相比,前弯叶片的降噪性能更强.     

风道结构对自提冷冻冷藏柜热性能的影响研究

冷冻冷藏柜依靠风机推动内部气流强制循环来实现柜内的冷却,通过优化风道结构可显著改善其热环境. 论文借助CFD仿真软件将某自提冷冻冷藏柜内部温度场及气流组织等结果可视化,探究风道结构对柜内热性能的影响规律. 通过改变风机方向、风道宽度及风道倾角建立多个模型进行对比,筛选出最优的结构模型. 研究结果表明:风机垂直于地面设置,风道宽度为8 cm、倾角为1.8°的冷柜内部热性能最为理想.     

导流板布置方式对空冷单元流场影响的数值模拟

空冷单元内部流场不均匀,A字架散热管束底角区域冷却不充分,导致凝汽器换热效率差.通过改变空冷单元内部导流板的布置方式,可改善其内部冷却空气的流场,提高空冷凝汽器的传热性能.采用RNG κ-ε湍流模型,对不同布置方式的导流板空冷单元进行数值模拟,分析对比了导流板倾角在20°~50°和导流板数量在2块-10块范围内散热管束表面的温度场.结果表明:加装导流板的空冷单元内部流场均匀性显著提高;当风机出口安装倾角为30°的导流板时,散热管束表面局部高温区域消失;当风机出口安装8块导流板时,散热管束表面平均温度最低,凝汽器换热效果最佳.     

腹板开孔轻钢龙骨复合墙体截面参数对传热的影响

对腹板开孔轻钢龙骨复合墙体截面参数如钢龙骨翼缘宽度、龙骨厚度、龙骨宽度和龙骨间距对墙体传热的影响和热桥问题进行模拟研究.结果表明:龙骨翼缘宽度对墙体传热系数影响不大,对墙体局部多维传热影响较大;龙骨宽度对墙体传热系数影响很大,龙骨宽度越小,热桥现象越严重;墙体传热系数随龙骨厚度的增加呈线性上升,龙骨截面越厚,热桥现象越突出;热桥占墙体总面积的比例随龙骨间距增加而减小,墙体的传热系数相应减小,而对钢龙骨的热桥效应影响甚微.     

循环流化床外置换热器壁温偏差改进措施

为了解决660 MW超超临界循环流化床锅炉外置换热器中受热面的壁温偏差问题,通过数值计算,复现600 MW超临界循环流化床锅炉外置换热器壁温分布,并将该方法应用到相同尺寸的超超临界循环流化床锅炉外置换热器壁温计算中. 通过对边壁区域3片管屏工质节流,从工质侧解决超超临界循环流化床锅炉外置换热器壁温偏差问题,使受热面计算壁温偏差控制在30°C以内,实现受热面管材安全运行. 通过冷态试验,发现颗粒侧传热系数沿外置换热器宽度方向呈现马鞍形的双峰分布,传热系数最大值出现在距离边壁约0.2倍宽度范围内,通过调整边壁区域气体速度可以提高该区域的传热系数,为运行过程减缓局部偏差提供参考.     

降膜蒸发器传热传质与流动过程数值模拟

随着计算机技术的发展,计算流体力学成为深入研究流动传热传质过程的重要方法。文章基于流体动力学基本原理和VOF多相流模型,建立了水平管外降膜流动与相变传热传质过程数学模型,针对降膜蒸发复杂的相变过程,通过用户自定义函数UDF,将编制的计算程序嵌入FLUENT软件相应模块,对降膜蒸发过程进行了模拟研究,阐明了管外液膜、速度、温度分布及其局部传热传质特性沿圆周方向的变化规律。结果表明:在X=0.5~0.8时,液膜厚度较薄,有利于过程传热,圆管底部与顶部局部传热系数较大,并在管顶部出现传热系数最大值;相界面过余温度沿周向距离的增大而增加,圆管下方具有最大的相界面换热温差和最高的蒸发速率;此数值模拟方法和传热传质模型可以较为合理地进行水平管外降膜蒸发过程的理论分析。     

自然暴露下汽车座椅热负荷的数值模拟及试验

针对汽车内乘员热舒适性问题,为分析自然暴露下汽车舱内座椅的热负荷变化规律及其影响因素,首先在我国海南省琼海市湿热自然环境试验站对某款国产黑色轿车进行自然暴露试验,测试分析了1年内试验车辆内、外的热环境变化。采用热网格法对整车模型进行热负荷分析,仿真得到舱内座椅传热过程中各传热方式的热流量变化,并进一步研究了座椅表面材料特性、车窗玻璃、汽车停放环境等因素对座椅表面温度场的影响规律。结果表明:汽车座椅主要受太阳辐射作用而升温,升温机理依次为表面辐射、热传导和对流散热;合理改变座椅表面材料吸收率、汽车车窗玻璃的透射率和汽车的停放位置,可以有效降低汽车舱内车座椅的表面温度,从而改善其热负荷状况。     

风机串并联在电子设备散热中的应用研究

为了满足某雷达天线单元电子设备的热设计需求,提出了采用风机串并联的方法.采用Icepak热仿真软件,研究了风机的串并联对强迫风冷系统散热性能的影响,并进行了试验验证.试验结果表明:在风冷系统阻力较大的情形下,仅增加风机的数量并不能提高系统的散热性能,系统的散热性能与风机的排布形式有关;采用风机并联的形式,发热元件的温度没有明显降低;而采用风机串联的形式,发热元件的温度明显降低,满足热设计要求.     

直接空冷凝汽器单元内综合应用导流板和喷雾增湿的数值模拟

基于SIMPLE算法,采用k-ε模型,综合两相流,传热传质理论并结合实际运行对600 MW直接空冷机组空冷岛内一个单元进行了数值模拟,分析了综合应用内部导流板和喷雾增湿对空冷凝汽器压力的影响。结果表明:合理应用内部导流板能够增强喷雾增湿的冷却效果,更大程度地降低凝汽器压力;两导流板以对称方式布置在距离风机栈道中心线2.5 m位置,布置角度为70°(向外侧倾斜,与x轴所成锐角),宽度为1m;内外排喷嘴也以对称方式布置:外排喷嘴距离风机栈道中心线3.8 m,高度为0.7 m,喷雾方向为210°(在xy平面内与y轴正向所成角,逆时针旋转,下同),内排喷嘴距离风机栈道中心线2 m,高度为1.9 m,喷雾方向为60°时,凝汽器压力降幅最大,比不采取措施时降低了9.04 kPa,比单一应用喷雾增湿降低了0.87 kPa。     

横缝间距对金安桥碾压混凝土重力坝温度应力的影响研究

采用三维瞬态有限元方法模拟碾压混凝土实际成层浇筑过程,仿真分析了金安桥水电站招标阶段不同坝段宽度的坝体应力,重点探讨了导致坝体上游面产生劈头裂缝的横河向表面温度应力与坝段宽度之间的关系.仿真计算结果表明,坝段越宽,坝体的上游面横河向表面温度应力越大,铅直向温度应力越小,顺河向应力变化不大.在综合考虑温度应力及其他因素的条件下,建议了可行的最大坝体宽度.     

外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性模拟

为进一步揭示外掠管束间蒸发冷却传热传质及压降特性,综合考虑了管束壁面水膜的形成及湿空气-喷淋水间传质过程,采用DPM(Discrete phase model)与水膜耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性分析模型。首先,采用文献实验数据验证了模型的可靠性,其误差在1%范围内;然后,采用模拟方法,研究了外掠管束间传热传质及压降沿竖直高度方向的变化特征。结果表明：由于湿空气焓差和饱和空气焓差的变化,导致传质系数沿盘管高度方向发生波动,但总体呈降低趋势;在同一工况下,湿空气焓差对传质系数的影响较大,传质系数的波动主要是湿空气焓变化造成的;外掠交错管束间喷淋水膜温度并非保持恒定不变,而是随盘管高度的降低而降低,即沿下落方向液膜温度逐渐降低;交错管束底部区域喷淋水蒸发量最大,沿盘管高度方向,喷淋水蒸发量降低;喷淋水发过程主要发生在管束表面及管束尾流区,通过在管束间增加挡板或者减小管间距,可以强化管束表面及尾流区流场扰流作用,增强喷淋水的蒸发冷却作用;交错管束间传热系数在换热盘管中间稳定区域变化较小,其受进气温度、喷淋水温度及相对湿度的影响较小;交错管束间压力...     

渗流条件下地埋管换热器热短路现象的数值研究

针对渗流条件下地埋管换热器受到热短路影响,导致夏季埋管出口水温上升以及换热量减少的现象,采取在进出水支管间加装隔热板的措施进行优化。通过对单U型地埋管换热性能的数值模拟,对比分析了加装隔热板前后的传热过程,并深入研究了隔热板的几何尺寸和安装位置对换热量的影响。结果表明：加装隔热板可有效抑制地埋管换热器的热短路现象,提高换热能力;隔热板宽度为120 mm时,U型地埋管换热器换热性能最优;隔热板高度取50 m时,换热器单位井深换热量最大,达到44.703 W/m;将隔热板安装在两支管中心向出水管侧偏移2 mm处,换热效果最佳。     

非等温平行流下吹吸式通风系统流场的数值模拟

为探究非等温平行流下吹吸式通风系统的流场与污染物扩散规律,采用CFD的方法模拟典型三维一吹一吸两侧中心对称排布的吹吸式通风系统。对比模拟结果与实验数据,得知两者的变化趋势基本吻合。研究结果表明,当流场中送风速度一定、射流与环境空气存在温差时,随着温差增大,阿基米德数增大,轴心速度快速递减;轴心温度沿着吹吸流场方向下降;涡流中心先增高后降低。污染物扩散方面,当送风温度接近环境温度时,系统吸收污染物的能力最好。当射流与环境温差一定时,流场中送风速度增大,阿基米德数减小,轴心温度先增大后减小,流场的涡流中心向上偏移程度减小。可见,增加送风速度有利于系统的污染物吸收,减少污染物逃逸。     

水平管道过冷沸腾换热的非稳态数值计算

为研究循环式冷却系中涉及的过冷沸腾流动传热特性,基于VOF多相流模型和Lee相变模型对一水平管道中的过冷流动沸腾过程进行非稳态数值计算。考虑到沸腾起始点的影响,在Lee模型的基础上引入Bergles提出的沸腾起始点关联式以对其进行修正。从热边界层发展和沸腾阶段的发展两方面分析水平管道过冷沸腾换热过程中的流动换热特性及其波动规律,总结了不同热流密度工况下相关参数的分布关系以及对流换热系数沿流动方向的分布规律。结果表明：热边界层的发展和沸腾不断加剧使得流场的不稳定性增加,加热区域后部对流换热系数的波动幅值是入口附近的2倍;热流密度的增加使得流动和换热参数沿流动方向的变化速度加快,热流密度为250 kW/m²工况下,热边界层发展所影响区域约为150 kW/m²工况下的60%;热边界层的发展使得加热段前部的对流换热系数呈现前高后低的特点。当受热区域热流密度较大时,换热设备可以通过减小换热通道长度的方式,在提升换热效率同时减小沸腾带来的换热系数波动的影响。     

超临界CO2在螺旋管式冷却器内的传热特性研究

螺旋管结构紧凑、换热效率高,在CO₂气体冷却器中应用广泛. 超临界CO₂热物性变化剧烈,其在螺旋管内的传热特性异常复杂. 通过对不同冷却热流密度和质量流速工况下的数值模拟发现,螺旋管内超临界CO₂传热系数沿流动方向呈近似抛物线分布; 冷却热流密度越大,传热系数峰值越高,出现峰值的流动转角越小; 质量流速越大,传热系数峰值越高,出现峰值的流动转角越大; 不同热流密度与质量流速的比值决定整个流动方向传热系数的涨落,基于此提出了一个适用于均匀冷却螺旋管内超临界CO₂传热计算的关联式,可为螺旋管式气体冷却器的优化与设计提供参考.     

空气横向对吹圆柱体时换热的研究

针对玻璃模具在冷却中出现的空气对吹圆柱体换热现象,依相似理论进行物理模型实验,整理得到了一组沿模具周向局部努赛尔数变化曲线。又对平行风对吹圆柱体这一换热现象进行了实验研究,得到了求解该条件下平均换热系数的准则方程。     

掺气分流墩墩头的动水压强特性研究

对掺气分流墩墩头的动水压强特性进行了试验研究 ,以求了解墩头的抗空蚀性能及动水压强特性 .试验结果得出 :时均压强P/Pmax沿墩高和时均压强系数Cp 沿横断面的分布规律 ;墩头轴线与来流有夹角时Cp 沿横断面的分布规律 ;墩头壁压脉动压强特性以及探讨了柘林掺气分流墩 (墩头的θ =75°)的安全使用范围 ;在墩后充分供气时 ,墩头的空化特性 .     

岩土体导热系数研究进展

岩土体导热系数在与地热有关的地质基础研究和生产应用中有重要作用。首先介绍了导热系数的概念,然后分析了导热系数的受控因素,最后探讨了导热系数的测定方法。导热系数的受控因素包括地层岩性、孔隙率、含水率、温度以及各向异性。导热系数随地层岩性从大到小排列为海相碳酸盐岩、陆相碎屑岩、火成岩,变质岩导热系数与母岩和变质程度有关;同种岩层的导热系数随沉积过程延续或深度增加而增大;含水率对软弱岩石的导热系数影响较大,导热系数随含水率增大而增大,对孔隙度较大的岩层需进行饱水校正;不同岩性的导热系数随温度的变化较复杂,在应用中需结合实际地层考虑;由于结构面的存在,岩体的导热系数存在各向异性。导热系数的测定方法包括现场测试法、室内测试法、组分类型辨别法以及利用P波速度估算等。利用现场数据求解导热系数时常使用线热源模型和柱热源模型;室内测试法包括稳态测试法和非稳态测试法,分别应用于中低导热系数材料和高导热系数材料;对于组分类型辨别法,平行板式相分布的物体导热系数是各向不等的,热传导方向与平行板平面平行和垂直时分别具有最小和最大总体导热系数;对地下无法直接测量的地质单元,可利用P波速度估算导热系数。要得到准确的导热系数,须基于岩土体的导热系数范围和样品特征选取正确的测定方法。