封闭厂房内自然对流数传热数值研究

以封闭厂房内自然对流传热为研究对象,采用计算流体力学、传热学理论进行数值计算,研究了Ra在103～108之间时,封闭厂房内流体流线、等温线的分布特征和Nu数的变化,以及中心线上无量纲温度T、量纲速度Ux、Vy在不同Ra下的变化关系。研究结果表明:随着Ra的增大,厂房内的热传输形式由热传导逐渐向对流传热转换,且对流强度分布越不均匀,流线形状发生相应的改变;水平中心线上的无量纲温度由一条近似于斜率为45°的曲线逐渐变成温度急剧变化的"ㄣ"型曲线;竖直中心线与水平中心线上无量纲速度Ux、Vy随着Ra的增大而变大,Ux、Vy大小及方向的改变导致腔内涡流的产生;Nu随着Ra的增大而增大,二者的相关曲线呈幂指数关系。     

不同热源位置下室内自然对流换热数值模拟

以不同热源位置下室内自然对流换热过程为研究对象,采用有限容积数值方法对质量守恒方程、能量守恒方程进行离散求解,研究了瑞利数Ra在10 3~10 6之间,不同热源位置情况下,室内的流体流线、等温线的分布特征和Nu数的变化。分析结果表明：Ra=10 3时,等温线以热源为中心向外扩散呈均匀拱形,随着Ra数的增加,等温线逐渐弯曲变形,在冷壁和热壁附近形成薄边界层;流线呈现为两个反向对称的涡,随着Ra的增大,涡的大小改变并发生运动;Ra=10 3时,D=0情况下的Nu最大;热源的位置对换热量的影响较大,D=0.5时,Nu数曲线最陡,D=0时最平缓;Nu数与Ra数呈幂数关系,拟合的线性相关性可达90%。结论为研究室内复杂传热机理提供理论依据。     

工业厂房不同高宽比对室内温度分布的影响研究

以工业厂房的高宽比对室内温度分布的影响作为研究对象,采用质量守恒方程、能量守恒方程进行数值计算,研究了Ra数在10 3~10 6之间时,不同高宽比的工业厂房内的等温线、流线的分布特征和Nu数的变化。分析结果表明：随着Ra的增大,房屋内的热传输形式由热传导逐渐向对流传热转换,等温线由竖直逐渐变得水平;室内的流线为环绕于模型边界的两个涡,并随Ra的增大逐渐被分裂,在B=0.5,B=1时,分裂为2个涡流,在B=3,B=2时,分裂为3个涡流,并伴有低湍动状态;Nu数随Ra数的增大而增大,二者的曲线呈幂指数关系,B=3时Nu数最大,表明此时由高温壁面向低温壁面传递的总热量最多。     

高温围岩封闭空气夹层隔热的理论与数值分析

随着矿井开采深度的增加以及深埋隧道的发展,高地温地下空间热害问题日益突出,研究如何控制围岩散热在其热害治理中具有重要意义。结合空气夹层在建筑围护结构中保温隔热的作用,提出应用封闭空气夹层控制围岩散热量的隔热方法。利用FLUNET建模分析了巷道为不同截面形状时相应封闭空气夹层结构内的自然对流换热特性,拟合了不同形状巷道的空气夹层内平均自然对流强化系数的计算式K_ave=f(Ra,2δ₂/d₃)。得到以下结论:(1)不同形状巷道的自然对流强化情况不同,差异产生的原因是空气夹层顶部对流换热强度不同;(2)空气夹层隔热方法可有效降低巷道壁面的总放热量;(3)空气层厚度对岩壁散热量影响不显著,但巷道底部宽度对总放热量有明显影响,最佳空气层厚度为8 cm左右。     

基于Gebhart辐射模型的建筑壁面对流辐射传热计算方法

建筑内壁面传热是一种导热、对流和辐射共存的复合传热过程,基于Gebhart辐射模型,建立建筑壁面传热同步模型,可同步计算壁面温度和空气温度,在此基础上分析建筑壁面对流辐射传热特性。研究结果表明:传热同步模型的空气温度理论计算值小于实测值,偏差均在0.25℃以内;壁面温度计算值与实测值的偏差基本在1℃以内。并对南墙加热壁面与地板的导热传热、对流传热及辐射传热进行分析。研究结论为进一步应用Gebhart辐射模型和研究壁面的对流辐射传热提供了参考依据。     

环形通道中蓄能物质的相变传热特性实验研究

搭建了环形通道式相变蓄热实验台。以石蜡为相变材料,实验研究了相变材料蓄热过程的传热特性。利用红外热成像技术,获得了相变材料相变蓄热过程中的温度分布及相变界面位置随时间的变化规律。研究结果表明:加热温度越高,相变材料内部自然对流现象出现得越早,完成相变的时间越短;沿管长方向各截面的熔化传热规律相近;热源的流量对石蜡蓄热特性影响不大;随着Stefan数的增大,熔化所需的时间显著减少;加热初期等温线沿着加热内壁呈同心圆分布;随着时间的推移,浮升力引起的自然对流使热流体上升,通道截面上部的等温线呈椭圆状,熔化速度明显增加。自然对流对环形通道内的相变影响较大,在数值计算中不容忽略。     

供暖方式对户间传热量的影响

基于实测和理论计算结果,在常规气候条件和隔墙类型范围内,对辐射供暖和对流供暖两种方式对应的户间传热量进行了比较分析,指出在邻室不供暖时,辐射供暖房间的户间传热量大于对流供暖房间,影响该增幅的主要因素为邻室自然温度.     

孔型和自然对流对空心砌块传热特性的影响研究

建筑墙体的传热特性是衡量建筑节能效果的重要参数之一。采用数值计算方法模拟三种空心砌块墙体的传热过程,分析孔型和孔内自然对流对空心砌块传热特性的影响,得出孔内空气自然对流的强弱是影响其热工性能的主要因素之一。     

钢外护管真空复合预制直埋管道真空层热力分析

应用稀薄气体分子热运动理论,研究了真空层复合传热机理,提出了真空层当量导热系数计算方法,分析了不同真空层压力和热媒温度对真空层传热量的影响以及导热、对流和辐射传热量在真空层总传热量中所占比例和变化规律,提出优化真空保温管道保温性能的方法。试验结果与计算结果的最大偏差率为7.9%。真空层压力应控制在2kPa以下,以获得满意的保温效果。真空层压力高于101.3kPa时,真空层内传热以对流传热为主;当真空层压力降低到1kPa时,真空层内传热以辐射传热为主。真空层的对流传热不应被忽略。     

车间压缩空气耗量对室内采暖负荷的影响

目前,在进行工厂车间采暖负荷计算时,一般只考虑下列因素的影响:建筑围护物的温差传热量、建筑围护物上的孔隙及缝隙渗透的室外空气吸热量、门窗及孔洞等处进入车间内的室外冷空气吸热量。根据不同情况,有时还考虑房间内的水份蒸发吸热     

混合对流作用下通风小室内流动换热的数值模拟

本文对一个侧壁受定热流作用的通风小室在两种气流组织型式下的混合对流换热情况进行了数值模拟,计算得到了流场,温度场及混合对流条件下室内的换热情况等随雷诺数Ｒａ的变化规律。     

泡沫铜/石蜡复合相变材料融化过程的换热特性

为了研究强化相变蓄热器的换热情况,搭建了矩形腔体内填充泡沫金属/石蜡的实验台,在恒壁温条件下,进行了泡沫金属/石蜡复合相变材料的融化蓄热实验.根据实验数据绘制了不同加热温度下石蜡内部温度随时间变化曲线,分析了腔体内自然对流对温度分布的影响、传热温差对蓄热时间的影响.结果表明,泡沫金属的高导热性能强化了石蜡在腔体内的融化...     

单侧自然通风条件下强热源附近热环境的试验研究

以某冷轧钢厂房为研究对象,采用模型试验的方法,搭建试验模型小室,研究了单侧自然通风条件下不同热源放置位置对热源两侧迎、背风面温度分布规律的影响,以及热源非中央放置时模型小室两侧内壁面温度和中央温度梯度的分布情况。在不受其他因素影响下,迎风侧空气温度低于背风侧;热源距离侧面墙壁较近一侧空气温度高于较远一侧。指出在热源散热量确定的情况下,合理的热源布置位置和优化的通风方案是改善强热源室内热环境的有效措施。     

太阳集热墙通道中气流速度场与温度场的协同性探讨

为了有效提高太阳能的热利用率,本文运用对流换热场协同理论对太阳集热墙通道中的气流速度场和温度场进行了研究,探讨了通道内温度梯度的方向和气流速度比(u/v)对场协同角及对流换热贡献率的影响规律。研究得出:太阳集热墙通道中的场协同性主要取决于集热墙板的形状和通道中气流的输运工况,改善集热墙板的形状可形成有益于对流换热的温度梯度方向角(θ);当θ一定时(θ≠0°),随着气流速度比的增加,对换热的贡献亦增加,且θ越大,效果越明显。由此提出了优化太阳集热墙集热板的思路,设计了一种带孔折型集热板的太阳墙系统并进行了实验验证。     

外遮阳对建筑外窗传热系数的影响分析

通过分析建筑外窗的外遮阳传热特点,建立带有外遮阳结构的建筑外窗多场(导热、自然对流和辐射)耦合传热模型,利用CFD软件对其传热过程进行模拟。研究结果表明无遮阳的建筑外窗温度场梯度分布变化非常剧烈,而外遮阳使其玻璃温度场梯度分布较均匀。     

交替边界条件下多孔床传热传质特性数值模拟

针对回热式新风系统中多孔介质回热器在交替边界条件下的传热传质特性进行了研究。采用数值方法针对表面温、湿度交替变化的对流边界条件,对多孔床与空气的非稳态传热传质过程进行了模拟计算,获得了多孔床内温度场和含湿量场。在此基础上,分析了该类多孔床的传热传质特性,并比较了关键因素对多孔床内温度和含湿量变化的影响。计算结果表明,多孔床与空气之间的热质交换主要发生在交界面附近较浅的薄层,往底层的传递十分缓慢。多孔床与空气的热、质交换效果受气流流速影响较为明显。     

船舶围壁空气层自然对流对传热系数的影响分析

本文采用数值模拟软件对不同室内外温度条件下的船舶水平及垂直围壁稳态传热进行模拟计算。结果表明水平围壁在冬季和夏季的传热系数存在明显的差异,而且冬季的传热系数要比夏季的传热系数大的多,这主要是水平空气层在冬季的自然对流比夏季的自然对流强烈。垂直围壁冬季和夏季传热系数的差异很小。结果也表明同一季节的室内外温差的变化对围壁传热系数的影响均很小。因此在计算船舶空调负荷时,水平围壁传热系数取值应对冬季和夏季予以区分而垂直围壁的传热系数选取不需区分冬季和夏季。