螺旋花柄管流动和传热特性数值模拟研究

对制冷剂R134A在花柄管管内单向流动传热特性及温度场进行CFD数值模拟研究,结果表明:在同一质量流速下,螺旋花柄管的努塞尔数和阻力系数均随螺旋导程的增加而降低,在同一螺旋导程下,螺旋花柄管的努塞尔数和阻力系数均随质量流速的增加而增加,当PEC1时,螺旋花柄管的综合性能均高于花柄管,在螺旋花柄管内流体做旋流运动,有效增加了湍流程度,提高了换热效率,且螺旋流动可有效避免结垢。     

螺距与槽深对螺旋槽渗透性能影响的数值分析

利用Fluent和Result软件进行管内流动数值研究,探究螺旋槽纹管的螺距与槽深对螺旋槽渗透性的影响。当其他条件不变的时,螺旋槽纹管的渗透性能一般是光管的1.6～2.3倍,对于同一款螺旋槽纹管,流量越大,即雷诺数越大,流体越能渗透到槽里,槽速度边界层越薄,螺旋槽渗透性越好,螺距越大,槽深越小,螺旋槽渗透性越受到雷诺数的影响。在小雷诺数范围内,小螺距、大槽深占有优势;在大雷诺数范围内,大螺距、小槽深占有优势。槽速度梯度渗透数K_(grad)随雷诺数的增大先略微减小,并在增大至极大值后减少。槽深越小,取得槽速度梯度渗透数极大值所对应的雷诺数越大,且峰值螺旋槽渗透性越大。     

典型波纹翅片单元流动与传热特性的数值研究

以两种典型的波纹翅片单元为研究对象,在合理简化条件下给出了物理模型和数学模型,通过流固界面的传热耦合,对不同进口风速下波纹翅片单元的流动及传热和阻力特性进行了数值研究.通过对传热系数,Nu数、压降以及涡量分布的对比分析,结果表明:人字形翅片的传热性能优于波浪形翅片,而流动阻力性能却没有明显的劣势,其主要原因是翅片流场中涡流的产生与耗散存在差异.     

微槽强化管内的流动沸腾传热特性

本文对所开发的两种微槽沸腾相变传热管进行了流动沸腾实验研究,考察了强化管对沸腾传热的强化效果和传热性能。实验结果表明,这种结构简单、加工方便、易于应用的强化技术可有效地提高沸腾传热,使核沸腾传热所需的壁面过热度比光管要低得多,EH比SM管低4～5C以上,EC比SM管低10C以上,临界热负荷也显著提高,增强了临界热负荷区的运行稳定性。     

螺旋槽干气密封润滑气膜特性的数值模拟

应用计算流体动力学分析Fluent软件对螺旋槽干气密封润滑气膜特性进行数值模拟,得到气膜流动场的压力分布、泄漏量、气膜开启力等特性参数;模拟数据与试验数据进行比较,并分析两者存在误差的原因。结果表明,随着转速、介质压力的增大,螺旋槽干气密封气膜压力、开启力、泄漏量也增大;该模拟方法的模拟结果与实验结果基本一致,可用于螺旋槽干气密封的优化设计。     

新型螺旋板式换热器及其传热特性研究

为提高螺旋板板式换热器的传热效率,提出了一种新型高效的缩放板螺旋板式换热器,并运用FLUENT软件对普通螺旋板式换热器和缩放板螺旋板式换热器进行传热数值模拟对比,分析不同雷诺数条件下换热器传热影响因子、阻力影响因子以及综合性能评价系数的变化规律,研究结果表明,Re在3143到157143的范围内,传热影响因子随着Re数...     

带钢镀后喷射冷却过程传热特性的数值研究

喷射气体冷却是带钢连续退火和镀后冷却过程中最重要的冷却方法,利用数值模拟方法对带钢镀后喷射冷却过程中带钢传热特性进行研究,计算结果表明在带钢表面热流密度呈条缝状分布,典型工况下带钢表面平均对流换热系数为127.3W/(m2·K),带钢冷却速度为12.4℃/s。该研究为带钢连续退火机组及镀后快冷系统设计提供理论依据。     

基于Fluent的螺旋槽干气密封数值模拟与分析

笔者从计算流体力学出发,使用GAMBIT对模型进行网格划分,用世界著名的CFD软件Fluent对螺旋槽干气密封进行了数值模拟分析,并与权威的试验值进行比较,验证了所用方法在螺旋槽干气密封研究中应用的可行性和可信性。     

螺旋槽干气密封数值模拟网格独立性分析

对干气密封性能进行数值模拟时,计算网格的独立性非常重要。以螺旋槽干气密封为例,研究网格层数对干气密封数值模拟结果的影响。选择相同面密度的网格,在保证其正交质量的前提下,以端面开启力和气体质量泄漏率的相对变化率作为网格独立性检验的参考量,分别通过增加螺旋槽内膜厚和非槽区膜厚网格层数,考察网格层数对螺旋槽干气密封数值模拟结果的影响。结果表明:槽深为5~9μm,非槽区膜厚为1~6μm时,非槽区膜厚网格层数对数值模拟结果的影响明显大于槽内膜厚层数;螺旋槽内膜厚网格为每微米1层,对应非槽区膜厚网格层数分别为7、8和10时,开启力和气体质量泄漏率的相对变化率均分别低于2%、1%和0.5%。     

螺旋四叶换热管传热与流动性能数值模拟研究

设计了一种新型高效螺旋四叶换热管。通过数值模拟分析,得到速度场云图和温度场云图,研究雷诺数为4 000～20 000时曲率半径对螺旋四叶换热管传热与流动性能的影响。研究结果表明:螺旋四叶换热管的传热与流动性能随雷诺数的增大而提高;曲率半径增大能够破坏或减薄边界层,提高螺旋四叶换热管的传热与流动性能,同时减小压降。     

波纹管内流动与换热的数值模拟研究

利用计算流体力学软件Fluent,采用数值模拟方法究了幅值不同的两种波纹管传热状况,发现幅值为4mm的波纹管的传热状况优于幅值3mm波纹管的传热状况,这是由前者管内湍流强度高于后者所致.同时,回归了两波纹管的换热准则方程,为波纹管的校核计算及工程应用提供依据.     

H形鳍片管传热性能的三维数值模拟计算

建立了H形鳍片管的三维物理模型,对鳍片管传热机理进行分析.利用大型通用有限元分析软件ANSYS的FLOTRAN模块,建立了热流耦合的有限元模型,对鳍片管的稳态传热过程进行了数值计算,得到了鳍片管内、外流体的温度场分布.在对鳍片高度和鳍片间距进行调整的基础上分析了高度和间距对换热效率的影响,提出了在此边界条件下对鳍片管优化的方案.     

纵向涡发生器在空气预热器中的强化传热数值模拟研究

针对空气预热器中传热性能低下的问题,将纵向涡器运用于空气预热器热管内,以烟气为介质,运用计算软件FLUENT进行数值模拟,研究在不同Re数下,涡发生器对管内烟气的传热及流动阻力的影响,比较了不同攻角及翼高与管内半径之比的直角三角翼涡发生器强化换热效果,并与光管的换热系数和阻力系数进行了对比。分析表明,纵向涡发生器能明显提高换热性能,在所研究的纵向涡发生器中,攻角为45°时,涡发生器强化传热效果较好。随着Re数的改变,具有最佳传热效果的涡发生器结构也会有所不同。     

斜截半椭圆柱面涡发生器在管道中的传热数值模拟研究

管内设置一种斜截半椭圆柱面涡发生器,利用计算软件F luent进行数值模拟研究,研究以烟气为加热介质,冷空气为冷却介质的换热方式在不同Re数下不同攻角和倾角的传热及阻力特性,并与光管进行了对比。结果表明:斜截半椭圆柱面涡发生器能明显提高换热性能,在所研究的纵向涡发生器中,攻角为60°,倾角为15°时,涡发生器强化传热综合效果最佳。     

中冷器冷却扁管管内传热及流阻性能研究

为解决汽车空-空中冷器冷却扁管最优换热性能的问题,运用FLUENT软件,建立了4种不同断面结构的冷却扁管导热和管内流动换热耦合数学模型,采用CFD方法对该传热问题进行了数值模拟计算.将数值计算的传热努塞尔特数与Gnielinski传热关联式、摩擦因子f与Webb实验关联式、Filonenko经验公式、Blasius关联式进行了对比;良好的结果吻合性验证了数值计算方法的正确性;通过4种冷却扁管换热因子j和流动摩擦因子f的对比分析,提出了冷却扁管综合性能的评价方法(jlf)1/3.研究结果表明,采用无量纲因子(jlf)1/3方法评价口琴式冷却扁管具有最优换热性能,斜撑式冷却扁管次之,从而可为汽车空-空中冷器结构设计或匹配选型提供重要的理论依据.     

螺旋曲面三维肋强化传热的数值模拟研究

利用计算流体力学软件Fluent6.3研究普通直型三维肋和螺旋曲面三维肋分别用于矩形流体通道的流动换热特性,分析两者在雷诺数Re为2000～10000、迎流攻角β均为45°时的传热与阻力特性。研究结果表明:矩形流体通道内加螺旋曲面三维肋时平均努赛尔数Nu和平均阻力系数f皆大于普通直型三维肋,并随着Re的增大而增大。同时,利用综合评价准则数G对其传热进行综合判定,G值大于1。螺旋曲面三维肋的综合性能优于普通直型三维肋。     

茹卡乌斯卡斯横掠错排管束实验模型的数值模拟

茹卡乌斯卡斯实验关联式在换热器的设计中有着广泛的应用。针对茹卡乌斯卡斯研究流体横掠错排管束流动与换热特性的实验段为原型,经过适当的简化,建立三维模型,运用大型CFD软件Fluent对该模型内流体的流动与换热特性进行了数值模拟研究。将数值模拟结果与公式计算结果进行对比,误差较小。通过考察特殊管排的局部换热特性,对模型壁面对换热的影响、末排管与中间管排的换热特性差异进行了分析;并将使用茹卡乌斯卡斯公式进行计算的误差与管排数的关系进行分析,在实际的设计计算中有一定的参考意义。     

Burnett simulations of gas flow and heat transfer in microchannels

In micro- and nanoscale gas flows, the flow falls into the transition flow regime. There are not enough molecule collisions and the gas deviates from the equilibrium. The Navier-Stokes equations fail to describe the gas flow in this regime. The direct simulation Monte Carlo method converges slowly and requires lots of computational time. As a result, the high-order Burnett equations are used to study the gas flow and heat transfer characteristics in micro- and nanoscale gas flows in this paper. The Burnett equations are first reviewed, and the augmented Burnett equations with high-order slip boundary conditions are then used to model the gas flow and heat transfer in Couette and Poiseuille flows in the transition regime.     

Analysis of conjugate heat transfer and turbulent flow in mechanical seals

A numerical investigation of conjugate heat transfer of turbulent flow within a mechanical seal chamber is presented. The computational model takes into account the heat generation at the contact interface between the rotating ring and the stationary ring, heat conduction into the rings, and heat convection into the surrounding fluid in the chamber. Correlations are developed for predicting the average heat transfer coefficient on the wetted outer surfaces of the seal rings assuming that the flow in the seal chamber is turbulent.     

Numerical study on flow and heat transfer characteristics of air-jet cooling system

Journal of Mechanical Science and Technology - The present study aims to numerically analyze the cooling characteristics of the air-jet array in designing more efficient air-cooling system. Heat...