雪花型层板结构冷却特性的数值模拟研究

设计了两种孔间距比的雪花型层板冷却结构，采用有限体积法求解三维可压缩的N—S方程对其内部流动和换热进行了数值模拟。网格划分采用非结构化网格，湍流模型为Realizableκ-ε双方程模型，近壁处湍流采用壁面函数法处理，采用SIMPLE算法求解速度与压力的耦合。计算获得了这两种冷却结构内部各气流参数的三维分布及流动阻力特性和换热特性。结果表明，层板内部的流场结构十分复杂，射流冲击后在扰流柱前反卷形成驻涡，呈雪花形分布的扰流柱阵列的存在对气流起到了较好的分流和引导作用，使气流在冷却通道内分布更为均匀，改善了层板换热的均匀性。数值计算对于改进层板内部结构优化设计有着重要的实际应用价值。     

扰流柱构型对层板冷却特性的研究

在扰流柱体积一定时,通过数值模拟研究了扰流柱构型对多孔层板冷却性能的影响.计算结果表明:扰流柱构型的改变对射流冲击和气膜冷却的影响较为微弱,对环腔内部的对流换热影响较大,故对层板结构的综合冷却效率有一定的影响.在文中研究的六种扰流柱构型的层板结构中,圆形扰流柱构型外表面相对较为顺滑,能够较好地匹配冲击射流形成的壁面射流...     

层板室壁无相变流动时的冷却性能

对层板室壁中液态却剂的传热进行分析,得出影响层板室壁冷却效果的性能参数ｍ１／２,该性能参数与层板通道换热面积,换热系数以及冷却剂比热有关,并以层板推力室为例,指出性能参数ｍ１／２对层板室壁内壁温度及内外壁温差的影响。     

涡轮叶片尾缘气膜冷却耦合传热的数值模拟

采用耦合方法对燃气轮机涡轮叶片尾缘气膜冷却流场进行数值模拟,并与绝热方法下的结果进行对比,得到不同吹风比和不同吸力面厚度下的气膜冷却规律。结果表明:与绝热方法相比,采用耦合方法时气膜冷却效率曲线更平缓,吸力面温度分布均匀,压力面尾部上方区域温度梯度较大;增大吹风比可以减弱吸力面导热对气膜冷却效率的影响,且能有效抑制流体与壁面的分离;随着吸力面厚度的增加,0.6～0.76等温度比线区域内流体温度发生变化,在劈缝出口下游温度升高,在下游的远距离处温度降低。     

阵列射流冲击冷却传热特性的数值研究

以涡轮叶片冷却技术为背景,采用带转捩的剪切应力输运(Transition SST)模型对阵列射流冲击冷却的传热特性进行数值模拟,分析了冲击Re、冲击间距、初始横向流和冲击孔排列方式的影响规律。结果表明:冲击间距对靶面平均Nu的影响存在最优值,在所计算的范围内,Zn/d=2时平均Nu最大;在冲击孔排列方式影响中,当冲击间距Zn/d≤2时,顺排孔冲击冷却传热效果优于错排,而当Zn/d≥3时,错排孔冷却传热效果优于顺排。     

大型轴类工件喷气冷却流动和传热特性的数值模拟

以某喷气冷却装置为参考,对缝隙喷气冷却大型轴类工件展开研究.通过数值模拟研究了具有两相对缝隙的大型轴类工件(直径D=1 000～3 000 mm)喷气冷却装置内的漉动传热特性,对比数值计算结果与实验数据验证了模型预测的准确性,探讨了大型喷气冷却装置内部气体的流动特点,分析了双缝隙喷气冷却轴类工件的传热规律,获得了轴类工...     

冷却通道参数对发汗冷却性能影响的数值研究

为了解决传统多孔材料孔隙结构不可控的问题,制备具有可控微冷通道的冷却结构对提高涡轮叶片冷却效率有着重要意义。为了研究不同冷却通道参数对叶片发汗冷却效率的影响,通过数值模拟方法研究了不同注入比下,仿生树形通道和传统直孔通道发汗冷却多孔板的换热特性及流动机理。同时,研究了6种不同模型参数多孔板在不同注入比下的冷却性能及流场的变化情况。研究结果表明：在内表面比和冷却剂出口面积基本一致的条件下,仿生树形多孔板具有更高的冷却效率;当注入比为2%时,仿生树形多孔板的平均冷却效率提高了5%,且存在一个最佳的注入比使得整体的冷却效率最高;冷却剂的出口面积是影响发汗冷却效率的关键性独立参数,与冷却剂的注入比大小有关;孔隙率对整体的冷却效率影响较小,内表面积比越大,发汗冷却的整体冷却效率越高。     

板式间接蒸发冷却换热器的层流特性研究

间接蒸发冷却换热器与传统空调相比具有环保与节能的优点。由于蒸发冷却过程的传热传质机理复杂,本文针对板式间接蒸发冷却换热器,建立了三维稳态传热传质数学模型,并确定了合适的边界条件。通过数值模拟得到了压力场、温度场和浓度场的分布,并讨论了通道间距、速度、温度以及相对湿度等因素对换热效果的影响,为间接蒸发冷却换热器的设计提供了理论指导。     

油气散热器传热特性的分析研究

运用fluent软件对油气散热器管内流动的传热特性和阻力特性进行了数值模拟,得出了管内努赛尔数Nu和阻力与雷诺数Re的关系曲线,然后进一步对管内外的流动与换热进行试验研究,并根据试验数据将管内外的换热系数分离出来,得到了管外换热的关系准则式.将管内的传热和阻力特性的数值模拟和试验研究结果进行对比分析表明,两者具有很好的一致性.     

燃气涡轮篦齿叶顶流动传热特性的数值研究

以GE-E3型第一级叶栅为研究对象开展数值研究,基于高压涡轮常规凹槽叶顶提出新型叶顶结构。通过求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和标准k-ω湍流模型研究了篦齿结构和布局对叶顶流动传热特性的影响。数值预测的平叶顶的流场分布与实验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。研究结果表明:篦齿叶顶可以有效降低中弦处的叶顶泄漏损失,篦齿形状对泄漏强度影响较小。此外,篦齿叶顶显著降低叶顶平均传热系数和热负荷,相比常规凹槽叶顶,前缘斜篦齿叶顶的平均传热系数降低了22.39%。在研究的新型叶顶结构中,倒梯形篦齿叶顶(I-TIP)具有最低的叶顶平均传热系数,梯形篦齿叶顶(T-TIP)具有最低的叶顶热流量,前缘斜篦齿叶顶具有最佳的气热性能。在叶顶凹槽前缘布置篦齿结构可有效降低叶顶换热系数。     

波纹板式换热器传热与流动特性分析

通过数值模拟的方式,对一种用于低粘度流体的波纹板式换热器的传热特性和阻力性能进行分析,以控制变量法分析了流体速度对传热特性及阻力性能的影响;搭建了板式换热器测试平台,验证了数值模拟结果的正确性和可行性;用等速法拟合了Nu-Re与Eu-Re的相关准则式,并采用JF因子评价换热器综合性能。结果表明：模拟结果与实验结果相比误差在10%以内;当流体流速小于1.0 m/s时,换热器传热系数和压降随着流速的增大而增大,但综合换热性能逐渐变差,在此流速范围内,总传热系数随冷流体进口温度升高而增大。     

基于有限元法的活塞-缸套-冷却水系统固流耦合传热研究

发动机活塞-缸套-冷却水组成的固流耦合传热系统涉及固体部件传热以及计算流体力学问题。确定此系统的内部边界条件成为发动机传热研究的难点。因此采用耦合分析方法将固体部件和流体部分作为一个整体进行研究。将活塞、缸套、冷却水系统内边界定义为wall边界,计算时自动在相耦合的两个体之间传递热交换条件,无需再进行单独定义,从而计算时可只定义系统外部边界条件。在进行有限元固流耦合传热计算方法研究基础上针对某6130发动机中活塞-缸套-冷却水系统进行数值仿真,所得结果相对试验结果有较高精度。     

交错内肋微通道的流动和传热特性研究

为了研究带有交错内肋微通道的流动和传热特性,采用数值模拟的方法分析了肋片的形状对微通道热力性能的影响,对比了矩形肋、菱形肋、三角形肋和圆形肋4种不同形状内肋结构的微通道和光滑矩形微通道的热力性能。结果表明：矩形肋、菱形肋、三角形肋和圆形肋微通道的努塞尔数Nu都大于光滑矩形微通道的努塞尔数Nu,最大值分别为光滑矩形微通道的2.59,2.71,2.90和2.48倍;肋片对微通道的传热特性具有显著的强化作用,这是由于流体在交错内肋的后方产生涡流,实现整个流场的全局强化传热,极大提升微通道传热特性;交错内肋的应用也增大了通道的摩擦系数,矩形肋、菱形肋、三角形肋和圆形肋微通道摩擦系数的最大值分别为光滑矩形微通道的8.66,7.96,17.50和5.96倍。     

经股动脉行介入诊疗术后股动脉止血贴的应用

目的观察经股动脉行介入诊疗术后股动脉穿刺点应用股动脉止血贴（V＋PAD）的临床效果。方法应用随机排列表随机入选８０例行冠状动脉介入诊疗的患者,其中偶数应用止血贴共４０例作为试验组,奇数应用徒手压迫不使用止血贴共４０例作为对照组。所有患者均签订知情同意书。观察两组的按压时间、止血后穿刺点的处理、患者卧床姿势、下床活动时间、患者的舒适度、出院前穿刺点并发症情况。结果两组患者年龄、性别构成比、激活凝血时间和血压差异均无统计学意义（P＜０．０５）,但试验组和对照组的压迫时间分别为（７．９±０．５）min和（１９．８±５．１）min,卧床时间分别为（６．１±５．０）h和（２３．９±０．２）h,两组间差异均有统计学意义（P值均＜０．０１）。试验组所有患者在拔管后即刻均采用床头抬高３０°卧位,１h后将床头抬高９０°,常压包扎,不制动,所有患者舒适度明显提高。试验组有１例比较肥胖的女性发生假性动脉瘤,其余入选患者在住院期间均未出现穿刺处并发症。结论股动脉止血贴止血迅速,效果确切,患者舒适度明显提高,减轻了医护人员的工作量,可以在临床大规模推广应用。     

流固耦合仿真技术在发动机稳态传热计算中的应用

为解决发动机传热研究中冷却水与缸套、机体之间的流动与传热问题,将有限元软件中提供的流固耦合仿真技术应用到发动机稳态传热计算中。建立了发动机活塞组-缸套-冷却水-机体流固耦合传热模型,该模型既包括了固体与固体之间的接触传热,也包括了流体与固体之间的耦合传热。同时,零件之间的传热边界条件也变得既简单又合理。以某型号柴油机为例进行了有限元仿真计算,并与活塞和缸套的温度场测量数据进行了对比分析。结果表明：仿真结果与试验测量数据误差较小,应用流固耦合仿真方法可以较好的模拟发动机稳态传热状态。     

小尺度涡流发生器强化传热特性及机理

对布置有不同高度的小尺度涡流发生器的矩形槽道进行了数值模拟,对其传热和流动特性进行了对比研究。分析了小尺度涡流发生器强化传热的特点和机理。从流体流动对温度场影响的角度来说明对流换热的物理机制。     

内燃机缸内零件系统传热的计算机模拟进展

本文综合介绍了内燃机缸内零件系统传热计算机模拟的国际和国内现状，并介绍了作者目前正在进行的缸内耦合三维零件系统传热的研究情况。由于缸内零件传热的计算机模拟是未来内燃机虚拟设计的关键技术，因而有必要对缸内零件的分析历史和现状进行综合探讨。     

涡轮叶片尾缘端部冲击流动与换热特性研究

针对涡轮叶片尾缘吸力面热应力集中,容易造成叶片尾部烧毁的现象,提出端部冲击扰流柱结构,采用Realizable k-ε湍流模型和增强壁面函数分析涡轮叶片尾缘内部流场和吸力面换热特性,研究不同冲击孔与扰流柱排列方式的影响,揭示端部冲击扰流柱结构的流场与换热机理。研究表明,端部冲击扰流柱结构对于改善吸力面的换热效果要优于中间冲击扰流柱结构,对端壁的换热有显著提高;各表面平均换热系数均随着压比的增大而增大,顺排结构时,冲击孔换热最强,扰流柱换热次之;叉排结构时,冲击孔换热最强,隔板迎风换热次之;近距离冲击,顺排的综合效果优于其它几种结构,而远距离冲击,叉排的综合效果最好,其吸力面温度分布较均匀。     

考虑沸腾换热的内燃机流固耦合传热分析

某发动机在开发过程中缸套顶部出现机油结焦现象.为分析原因,建立了该发动机缸盖缸体整机耦合传热模型,通过CFD三维仿真获得冷却水侧及缸内燃气侧的温度和对流换热系数分布,并映射至对应结构分析边界单元,建立了整机结构传热分析的边界条件;同时基于BDL单相流沸腾换热模型编写相关子程序考虑了沸腾换热的影响,求解分析了该发动机试验状态下的温度场,并进行了优化.计算表明,结焦现象发生区域温度明显高于机油碳化温度,同时沸腾换热对局部关键高热区影响可达15℃以上.为验证分析结果,分别测量了原方案和优化方案缸套顶部缸间温度,结果表明,考虑沸腾换热后缸间温度计算值与实测数据非常接近,采用优化方案后缸套顶部机油结焦问题得到排除.     

板壳式换热器流固耦合换热的数值模拟

以型号为IPS24的波纹板壳式换热器为研究对象,应用CFD软件ANSYS FLUENT16.0进行流体流动及耦合换热的数值模拟。结果表明:人字形波纹板结构对板壳式换热器传热性能有显著的增强,且能够有效地防止结垢;随着入口流速的增加,总对流传热系数增加,但也会导致压力损失增加,在流速为1.0 m/s时总传热系数达到1 519 W/(m~2·K),冷、热流体进出口压降也分别高达81.2和83.1 kPa。