波节管脉冲流强化对流换热数值分析

通过数值模拟计算,探讨脉冲流对波节管对流换热的强化机理.研究表明:脉冲流强化效果与速度和频率有关,与稳流相比脉冲流可使波节管换热效果提高90%.脉冲流强化换热因为是脉冲流使得波节管波节处产生漩涡,增强扰动,减少热边界层厚度.     

波节管脉冲流强化对流换热数值分析

通过数值模拟计算,探讨脉冲流对波节管对流换热的强化机理．研究表明：脉冲流强化效果与速度和频率有关,与稳流相比脉冲流可使波节管换热效果提高90％．脉冲流强化换热原因是脉冲流使得波节管波节处产生漩涡,增强扰动,减少热边界层厚度．     

螺旋槽管脉冲流强化对流换热数值及场协同分析

通过数值模拟计算研究了在螺旋槽管内通入脉冲流后的强化换热机理.数值计算结果表明,脉冲流动能引起出口压力呈周期波动,波动幅度随脉冲流频率的增大而增大;脉冲流动能够使流体在螺旋槽管管壁附近产生漩涡,并出现周期性的生成、漂移和脱落;由于漩涡的作用,增强了流体的径向扰动和相对扰动;脉冲流动能够改善速度场与温度梯度场之间的协同程度,从而起到强化传热的效果.     

横纹管脉冲流流动与换热数值分析

通过数值模拟计算,研究低振动雷诺数下横纹管内脉冲流流动和换热.数值计算结果表明:脉冲流动引起出口压力正(余)弦波动,波动幅度随脉冲流振幅、频率的增大而增大;脉冲流动能够使流体在低速和低振动雷诺数下产生漩涡,并周期性生成、迁移和脱落;由于漩涡的作用,增强了流体的径向扰动和相对扰动,增大了横纹管内壁切应力,引起壁面切应力的周期性变化,减薄边界层,增强流体质量、能量输运;随着脉冲流振幅的增加,强化传热系数最高可以达到1.97.     

内置分段式弹簧换热管内流场的数值模拟

针对内置弹簧换热管在强化传热过程中产生较大阻力的问题,提出了一种插入分段式弹簧的方法,并通过Fluent软件对内置不同长度的弹簧换热管某一截面处的流动特性进行数值模拟,分别取每段弹簧的长度分别为50 mm、100 mm、150 mm、200 mm,得到了在内置不同长度弹簧的换热管内某一截面处的速度场;然后分别取不同丝径和圈径的分段式弹簧,对换热管内某一截面的流体径向速度场进行数值模拟,研究弹簧的丝径与圈径对强化传热的影响.结果表明:在换热管两端插入分段式弹簧使得管内流体径向速度提高了2~3倍,加快了管内壁区域流体的流动,使得边界层变薄,不仅加强了边界层流体的扰动,而且一定程度上降低了流体流动的阻力,从而提高了换热效率.在雷诺数相同时,内置分段式弹簧换热管相对于光管Nu数提高了2~4倍;随着丝径和圈径的增大,强化传热效率得到提高而流动阻力随着相应增加.     

星型内插件高温换热管强化传热研究

采用实验的方法对星型内插件高温换热管强化传热进行了探讨和研究。对不同翅片内插件高温换热管辐射传热对整体换热系数的影响进行了讨论。结果表明：随着管壁平均温度的啬或翅片数的增多，内插件强化管总体对流换热系数增大，幅射热影响程度增加。若允许摩擦阻力系数增加一倍强，就可使总的对流换热系数较光管提高５０％。     

内置螺旋线圈换热管换热分析及数值模拟

概述了螺旋线圈装置的强化传热原理。通过建立光管和内置螺旋线圈换热管的三维流动模型,利用Fluent软件以黏性流体变压器油为研究对象对换热管内速度场、温度场、压力场以及换热过程进行了数值模拟。对比两种模拟结果表明,内置螺旋线圈的换热管内流体流动比较复杂,流体在近壁面处呈明显的螺旋流动,流体的径向速度和切向速度都有提高。总的来说,换热管内布置了螺旋线圈以后流体在其中的流动比在光管内有更强的湍流度,且能够打破流体的速度边界层,增强了流体的对流换热,极大提高了传热系数。     

内插动态叶轮式扰流元件对管内传热影响的实验研究

以边界层理论作为指导,探究换热管内插入扰流元件后的强化传热情况及能耗分析.实验开发了一种新型动态叶轮式扰流元件,探究叶轮个数对传热效果的影响,并与光滑空管作对比实验,考察扰流效果及换热情况.实验结果表明:新型动态叶轮式扰流元件具有较好的强化传热效果.     

高温热管翅强化管内换热的数值模拟

将高温热管翅作为翅片强化换热的设备,可以大大地提高换热器的传热能力。为预测高温热管翅强化传热性能,推动高温热管翅的开发与应用,将12根高温热管翅的冷凝段排成2排置于管道内组成换热设备。运用FLUENT软件,选用TGrid网格技术方法、k-ε湍流模型、SIMPLE压力-速度耦合方法对该换热设备进行数值模拟计算。数值模拟结果直观地表征了高温热管翅强化管内换热的温度场、速度场以及对流换热系数场;表明管道换热设备内因为有了高温热管翅,流动速度加大,表面换热能力加强。第1排热管翅的换热系数高于第2排热管翅的换热系数。随流量的增加,对流换热系数增大。数值计算结果与实验结果进行比较,表明理论值与实验值的基本趋势相吻合。     

脉动流强化翅片散热器数值模拟研究

采用数值模拟的方法,研究脉动流作用下翅片散热器的散热效果,分析脉动振幅和脉动频率对散热性能的影响。结果表明:脉动流能增强翅片散热器的散热效果;随着脉动振幅增大,瞬时换热性能和瞬时阻力性能波动越来越强,平均换热性能和平均阻力性能增加;存在最佳振幅使综合换热性能最高;随着脉动频率增大,瞬时换热性能变化不大,平均换热性能逐渐减小;瞬时阻力性能波动剧烈且波动幅值增大,平均阻力性能减小;存在最佳频率使综合换热性能最高。     

圆管层流入口段耦合换热的数值模拟研究

采用控制容积法与蒙特卡罗法对圆管层流入口段参与性介质的辐射一对流耦合换热进行了数值模拟研究．在对流一扩散项的离散中,分别采用了一阶差分的指数格式与二阶差分的QUICK格式．通过模拟计算,比较分析了两种差分格式的结果差别,考察了入口段耦合换热的温度场、径向导热热流场以及对流换热壁面热流与努谢尔数的分布特征．研究表明,入口段速度边界层发展对势流区的排挤效应对耦合换热有明显影响,采用QUICK格式能够模拟这一现象,而一阶差分格式不能,后者过高地估计了对流换热强度;辐射换热在抑制对流换热作用的同时,使两种差分格式的模拟结果呈现偏差的区域由入口附近向出口方向扩展．     

套管式地下换热器传热模型及其特性分析

通过对套管式地下换热器传热过程的分析,在已有套管式地下换热器传热模型基础上,考虑管内流动和传热,提出了集管内流动与土壤导热相耦合的传热分析模型,并利用有限元数值计算方法进行了传热特性的分析。讨论了埋管管径组合和流体流速对流体出口温度及单位埋管换热量的影响。此外,还系统地研究了连续运行模式和可变负荷运行模式的地下传热特性,阐述了地下换热器高效运行的控制策略和影响。     

Numerical analysis of factors affecting the range of heat transfer in earth surrounding three subways

In order to examine the factors which affect the range of heat transfer in earth surrounding subways, FLAC3D was adopted in this study to analyze these factors, under different conditions, in a systematic manner. When we compare these numeri-cal tests, the results show that the main factors, affecting the heat transfer range are the thermal properties of the surrounding earth, the initial ground temperature and the temperature in the tunnel. The heat transfer coefficient between air and linings has little effect on the temperature distribution around the tunnel. The current results can provide a reference for improving the thermal environ-ment in subways and optimizing the design of subway ventilation and air conditioning.     

波纹管内层流脉动传热和阻力特性的数值研究

为探讨波纹管和脉动流同时使用能否实现复合强化传热的效果,利用计算流体力学软件Fluent数值模拟了波纹管在管内流体发生周期性速度变化条件下的传热和阻力特性．模拟的边界条件为：管壁温度293K;管内工质为水,入口温度333K,平均流速0．02m／s,脉动频率厂分别取2、4、5、8、10Hz,振幅A分别取0．2、0．4、0．6、0．8、1;出口压力为0．通过分析传热强化系数、沿程阻力增强系数、效应评价准则数,结果显示：管内脉动流既能强化波纹管的传热也会弱化传热;相比稳态流条件,传热最大能被强化约5．9％;脉动流会增大波纹管的沿程阻力;综合考虑传热的强化作用和流动阻力的增加,在A≥O．8且,≥4Hz条件下,管内脉动与波纹管能起到复合强化传热效果;脉动流条件下波节附近漩涡周期性的产生和消失是传热被强化和沿程阻力增加的主要原因．     

螺旋槽管内流动换热场协同分析

运用数值模拟结合场协同原理,对螺旋槽管内充分发展湍流的流动和换热进行了分析。模拟以空气为工质,管壁温度恒定,分别选取了4种不同的螺纹节距和螺纹高度组成的16组结构参数。讨论了螺纹凸起,以及螺纹节距、螺纹高度变化对螺旋槽管场协同性能和强化传热能力的影响。结果表明：利用场协同原理,可以解释结构参数的变化对螺旋槽管传热效果的影响,并能够对强化传热元件的结构优化提供指导。通过对比,模拟所得Nu数与实验所得Nu数关联公式的计算结果基本一致。     

不同换热管表面抗垢性能的试验

结垢在自然界中广泛存在,尤其是换热设备换热管中,污垢的存在大大降低了换热设备的效率,浪费了能源.通过对碳钢管、黄铜管、不锈钢管、等离子注入表面改性铜管和镍基渗层管5种不同换热表面在沸腾状态下的结垢实验,运用表面能降低的原理,对5种换热管的抗垢性能和诱导期进行了分析比较,得出不锈钢管的抗垢性能较强,但是与等离子注入表面改性铜管和镍基渗层管相比,后2种换热表面具有更长的结垢诱导期和更强的抗垢性能,而且镍基渗层管的抗垢性能最强.     

不同换热管表面抗垢性能的试验

结垢在自然界中广泛存在，尤其是换热设备换热管中，污垢的存在大大降低了换热设备的效率，浪费了能源．通过对碳钢管、黄铜管、不锈钢管、等离子注入表面改性铜管和镍基渗层管5种不同换热表面在沸腾状态下的结垢实验，运用表面能降低的原理，对5种换热管的抗垢性能和诱导期进行了分析比较，得出不锈钢管的抗垢性能较强，但是与等离子注入表面改性铜管和镍基渗层管相比，后2种换热表面具有更长的结垢诱导期和更强的抗垢性能，而且镍基渗层管的抗垢性能最强。     

空气在不同高度波纹流道内的流阻与传热的数值分析

空气-水波纹板式加热器采用不同于传统的肋片管式加热器的设计方法,传热面为一次表面,与传热介质接触的表面直接参与传热过程,具有结构紧凑、高效的特点,可将其用于空调机组加热器、热风幕等场合.利用流体力学软件FLUENT对空气侧的不同高度波纹流道内的流阻与传热过程进行模拟计算,通过比较表面摩擦系数f与传热因子j,表明波纹高度是影响空气在波纹流道内的流阻与传热过程的重要因素,结果可为进一步优化设计空气-水波纹板式加热器提供重要参考.     

脉动流技术在管壳式换热器振动分析中的应用

为了避免脉动流技术产生的流体诱导振动造成换热器管的强度、刚度过大而导致结构失效,采用了有限元分析方法.建立换热器的流固耦合模型,施加有脉动流和无脉动流两种不同工况下的边界条件和荷载条件,从模态振型和动态响应等方面分析了两种工况下流体诱导振动对换热器管的影响.提取换热器管中间位置点和端部位置点的模态振型和动态响应曲线图,对两种工况下的计算结果曲线图进行了分析对比,结果表明：有无脉动流对管壳式换热器管的结构固有频率的影响不大;无脉动流作用时,换热管中间位置易发生刚度失效,端部位置易发生强度失效;有脉动流作用时,换热管中间位置的位移和端部所受的应力随时间呈周期性变化,可通过改变脉动流激励函数的系数来避免换热管发生振动失效.对脉动流技术安全地应用于换热器设备提供了一定的技术参考.