滑移区气体-颗粒流动与传热特性研究

针对气体-颗粒微尺度流动与传热过程开展数值模拟研究,所构建模型中气体处理为可压缩、变物性流体,并在颗粒表面采用速度滑移和温度跳跃边界条件以考虑气体稀薄效应。在数值模拟基础上,研究分析稀薄效应对颗粒与其周围气体流动与换热的影响程度,并进一步提出新的阻力系数与传热努谢尔特数关联式。研究结果表明,气体稀薄效应将减小颗粒阻力系数,同时抑制颗粒与其周围气体的传热过程。     

微尺度通道内流动沸腾研究综述

阐述了微尺度通道内传热问题出现的工程背景——高密度微电子器件的冷却。对当前国内外微尺度通道内流动沸腾换热特性的研究现状进行了归纳。突出分析了工质种类、微尺度通道的几何参数和工质的工况参数等对微尺度通道内流动沸腾换热特性的影响。同时分析了微尺度通道内流动沸腾换热的强化机理、流动阻力特性、压降关联式和沸腾换热关联式的理论和实验研究。最后根据分析对今后的工作提出了一些建议。     

平行流热管管内流动与传热的数值模拟研究

为研究平行流热管的工作机理,本文基于Fluent软件中的VOF模型编写了蒸发冷凝相变的UDF程序,对不同功率下平行流热管管内两相流动和传热过程进行了数值模拟研究。模拟结果显示了初始阶段平行流热管管内的气液分布,启动阶段管内包括泡状流、弹状流、环状流等复杂流型的转变过程,稳定工作阶段工质在各并联管路中互激振荡流动。在高加热功率下,管内工质的互激振荡流动更为剧烈,热量输送距离更远。研究结果为平行流热管换热器的优化设计提供了参考依据。     

矩形微通道内液体流动与传热的数值模拟研究

本文针对矩形微通道内单相流动和传热特性,利用CFD模拟分析软件对其进行三维数值模拟研究.微矩形通道宽为50μm,高为200μm,工质采用去离子水.模型以有限体积法离散,SIMPLEC方法求解速度、压力和温度耦舍方程组.讨论了流体热物性随温度变化和雷诺数对速度场和温度场的影响.并与理论预测值、参考文献值比较.分析结果显示,流体粘度随温度对触的影响和粘性耗散对热起始段的作用不能忽略.fRe数随Re数的增加而减小,Nu数不受Re数的变化影响.     

内旋流流化床内颗粒流动特性的数值模拟研究

利用欧拉双流体模型对内旋流流化床内固体颗粒的流动特性进行数值模拟,模拟结果表明:内旋流流化床内气泡主要产生于高速风侧;非均匀布风和布风板倾角对床内颗粒流动特性有影响;内旋流流化床具备良好的横向和纵向扩散特性,有利于床内物料的强烈混合;模拟结果与实验结果符合较好。     

波节管管内流动传热特性的三维数值模拟

利用Fluent三维数值模拟的方法,以水为介质,研究波节管管内流动传热特性,并进行场协同分析。结果表明:波节管波纹段内强回流区的存在,使其管内扰动明显,管内流动与传热特性都呈周期性规律变化,与外界换热效果良好。经计算,在入口流速为2m/s时,波节管的纵截面平均场协同数为0.347,场协同角为69.69°。     

微通道内液体流动和传热研究进展

随着尺度的微细化,微通道内液体的流动和传热出现了不同于常规尺度的现象。液体流动的Re、传热Nu和摩擦常数C等都出现了新的变化规律。许多在常规尺度下不重要的因素如黏性耗散、轴向热传导和表面浸润性等都开始变的突出。研究流体在微通道的流动和传热规律,具有重要的现实意义。对微通道内液体的流动和传热研究进行了总结,尤其是对微通道内液体的黏性耗散进行了详细的分析。     

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。     

非圆形微通道热沉的流动换热特性数值模拟

建立了非圆形硅微通道内单相流动和换热过程的三维模型,并分别对三角形、矩形和梯形微通道中流动换热进行了数值模拟.研究发现,截面平均努塞尔数在通道入口处数值最大,然后沿流体流动方向急剧减小,直至流动充分发展时趋于恒定.固体和流体温度沿流动方向近似线性升高.换热面壁温仅沿流动方向升高,在垂直于流动方向,温度则基本保持均衡;雷诺数对微通道的流动与换热特性存在着较大的影响,雷诺数越大,其对应的努塞尔数也越大.对3种微通道的热经济性分析比较发现,三角形通道的热有效性最高.     

超疏水表面微通道内滑移速度的模拟研究

基于FLUENT软件中的流体体积模型(volume of fluid,VOF),对给定入口速度和出口压力时,矩形、三角形、圆头形三种典型的超疏水微通道物理模型的单侧滑移流动进行了数值计算.在此基础上,分析了不同形状和尺寸情况下,滑移速度随微通道中徽肋高度的变化情况,得出了微结构的尺寸及形状对物体表面疏水性的影响规律,优...     

速度滑移条件下气体-微颗粒两相流动数值模拟研究

基于欧拉-拉格朗日方法构建了气体-微颗粒两相流动数值计算模型,采用考虑速度滑移的拖曳力系数关联式以研究微颗粒表面动量非平衡效应。在此基础上,分析速度滑移、斯托克斯数(St)对微颗粒在受限空间中运动轨迹的影响规律。研究结果表明:速度滑移对颗粒运动轨迹影响明显,其运动过程明显滞后于常规颗粒运动;St较小时,颗粒能及时响应流场变化,可较好地跟随流体运动,随St增大,颗粒运动受自身惯性影响愈加明显。     

Numerical simulation of flow and heat transfer from slot jets impinging on a cylindrical convex surface

Flow and heat transfer characteristics of slot jets impingement to a cylindrical convex surface are numerically investigated.Suitable turbulence models have been determined through comparison with the experimental data.Flow structures are described and impingement heat transfer characteristics are discussed.The effects of Re,H/B and D/B on single-slot jets impingement heat transfer are analyzed and heat transfer characteristics of multiple-slot jets are investigated.The results show that:Gas flows along the convex surface and boundary layer separation occurs in both single and multiple-slot jets impingement.A maximum stagnation Nu appears at H/B=8 and the local Nu decreases with increasing H/B in the region far away from the stagnation.The Nu in the stagnation region decreases with increasing D/B but the Nu is nearly the same in the region far away from the stagnation.Pressure gradient is an important factor on heat transfer enhancement.Correlations of the Num for single-slot,double-slot and quadric-slot jets impinging on a convex surface are obtained.It indicates the effects of Re and D/B on Num could become more important in less slot jets impingement.     

液态金属浇注过程中流动与传热耦合数值模拟

浇注系统的设计是铸造工艺设计的主要内容。利用数值模拟技术,可对浇注系统进行优化设计。建立了液态金属流动和传热的数学模型,讨论了边界条件、初始条件的选择,对液态金属浇注过程中的流动与传热耦合问题进行了数值模拟,并对模拟结果进行了讨论。所得结论对于浇注系统和过程的优化设计具有重要的实用价值。     

汽-汽再热器内流动与换热特性数值研究

为了揭示汽-汽再热器的换热特性,本文首次通过三维数值模拟的方法对汽-汽再热器内的流动、换热及熵产特性进行了研究。结果显示,当高温蒸汽流速较小时,高温蒸汽侧进口处的温度梯度较大,而低温蒸汽侧出口处的温度变化不明显;随着高温蒸汽流速增大,高温蒸汽沿流程的温度梯度逐渐减小,低温蒸汽出口平均温度逐渐增大,同时换热器内局部熵产值逐渐增大;随着管壳式换热器隔板数的增加,低温蒸汽出口平均温度逐渐增大,但增幅逐渐减小。     

多种纵向涡发生器配置方案流动换热的数值模拟

为了深入挖掘三角翼纵向涡发生器在两个相对壁面布置的强化换热潜力,采用数值模拟方法,在雷诺数3 000～18 000的范围内研究了5种纵向涡发生器配置的流动换热情况,配置方式包括单面布置的共同上、下流配置,双面布置的共同上、下流配置,以及混合配置。结果表明：纵向涡可以很好地提高场协同效果,换热强度不完全取决于通道中的二次流强度,还取决于通道中的场协同性;在所有配置中,混合配置具有最高的二次流强度、最佳的场协同效果以及换热性能,可以将光滑通道的Nu提高28.3%～35.3%;另外4种配置可分别将光滑通道的Nu提高21.4%～32.0%,20.0%～29.2%,26.3%～34.3%和23.7%～28.0%;建议选用Re<6 000范围内的混合配置,此时其具有1.03～1.10的综合换热因子以及1.32～1.35的Nu/Nu₀。     

Numerical simulation of heat transfer in a gas solid crossflow moving packed bed heat exchanger

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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...     

Numerical simulation of asymmetrical flow and heat transfer behind a hill in shear flows

Three‐dimensional numerical simulations of asymmetrical flows and heat transfer around a hill in shear flows were performed. When shear velocity distributions are introduced at the inlet, a vortex pair is formed asymmetrically to the spanwise direction behind the hill. Further, an asymmetrical hairpin vortex is periodically generated downstream. The leg of the asymmetrical hairpin vortex on the high‐speed side collapses first. Further downstream, the asymmetrical hairpin vortex breaks down earlier than the symmetrical hairpin vortex, and streamwise vortices appear on the high‐speed side. These streamwise vortices increase the heat transfer downstream. In contrast, no hairpin vortex appears in the case of a strong shear velocity distribution, but instead a streamwise vortex appears. The heat transfer decreases downstream since the turbulence generated by streamwise vortices is weak. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20223