梯形截面通道三面加热时层流换热性能数值模拟

在恒热流工况下,对梯形截面通道不同结构参数下三维层流换热的热力性能进行数值模拟.研究了底面夹角θ为60°、75°、85°,结构参数b/a(上底宽为a,高为6)的范围为1/4～4/3,梯形截面通道三面加热(下底壁面绝热)时不同截面上的温度场和速度场,以及轴向不同截面上平均努谢尔特数的变化规律,并把结果与四面加热时的情况进行了比较.研究结果表明,梯形截面通道三面加热时的温度分布、传热性能和结构参数的影响规律与四面加热时有明显的不同.     

恒热流下湍流振荡流动与换热的数值模拟

为解决管内流体流动换热效率低及污垢沉积等问题,本文采用FLUENT6.3软件中的标准k-ε模型,对恒热流条件下圆管湍流振荡流动与换热进行了数值模拟,给出了管内流体流动的特点及区域边界条件,并对振荡流对表面传热系数和壁面切应力的影响进行对比分析。分析结果表明,当流体为非清洁水时,换热表面会有杂质沉积而形成污垢热阻,严重降低换热效率,而振荡流可以大幅增加最大壁面切应力,壁面切应力不仅会阻碍换热过程中非清洁水中杂质在换热表面的沉积,使换热设备一直保持在高效换热状态,而且还会冲击已沉积在换热表面的污垢层,使其脱落而减小污垢热阻,提高换热效率,所以振荡流在非清洁水换热过程中可以起到防除污垢的作用,提高换热过程中的换热效率,使换热设备一直保持在高效换热状态下。该研究为解决非清洁水换热过程中的污垢沉积问题提供了理论参考。     

螺旋管内幂律流体流动换热数值模拟

研究幂律流体在螺旋管内的流动换热特性可为石油开采工程中驱油剂的应用提供理论支持.文章通过建立流体流动换热模型,分析了幂律流体在螺旋管内的流动换热特性.结果表明:螺旋管沿程阻力系数和努塞尔数均随曲率值增加而增大.层流工况下,随着雷诺数的增大,沿程阻力系数减小,努塞尔数增大;湍流工况下,在雷诺数一定时,沿程阻力系数和努塞尔...     

不同流速下螺旋管内油水分离的数值模拟

油田开采的原油含有一定量的水,所以需要对含水原油进行油水分离使含水率达到要求才能投放市场。在目前使用的油水分离方法中,由于其他方法存在一定的缺陷,物理分离法得到了广泛应用。螺旋管分离器具有结构简单、重量轻等特点,成为目前最常见的一种离心分离器。采用计算流体力学中的VOF模型,利用商业仿真软件对具有不同入口速度的螺旋管内油水分离进行了数值模拟,得出了油水分离规律：离轴线越远,速度越小,速度较小时速度分布比较均匀;水相分布最大区域出现在每圈近入口的外侧;沿螺旋管轴向方向油水呈周期性的分离,当速度变大时高含水区向入口端靠近,分离效果好。该规律可为螺旋管分离器的改进和提高分离效率提供理论支持。     

污垢对圆管内层流换热三场协同的影响

在强化换热场协同原理的基础上,分析了对流换热中三场协同关系对传热的影响;并对圆管进行数值模拟,研究了不同结垢厚度下,圆管内层流换热速度场、温度场和压力场之间协同度的变化,对数值结果进行分析,综合考虑换热和阻力特性。对不同污垢厚度圆管的综合性能做出评价。     

螺旋管内流场数值模拟

螺旋管以其结构简单等优点在油水分离领域得到广泛应用。数值模拟作为一种可替代实验研究的 方法,广泛应用于螺旋管内流场变化规律的研究。采用VOF模型对螺旋管油水两相流进行数值模拟,得出了螺旋 管内流场变化特性:第9圈油水分离度达到95%,近进口端水相分布较大,沿重力方向水相分布变化不大并出现油 水重混合现象;靠近进口处湍动能强度、动压最大,动压在进口处突降而在外沿轴向线性递减;在进口端外侧剪切应 力最大,沿管道轴向分布变化不大。螺旋管内的油水分离数值模拟,为螺旋管油水分离技术的改进提供了一定的理 论基础。     

相变微胶囊悬浮液在螺旋波纹管内层流换热分析

为了减弱高浓度相变微胶囊悬浮液出现的导热系数低和黏度大等传热不利因素的影响,开展了相变微胶囊悬浮液在螺旋波纹管内层流流动换热的数值研究,结果表明:管道入口速度增加时,螺旋波纹管内相变微胶囊悬浮液的相变区范围增幅小于光管;和常规流体水相比,质量分数为5%～20%的相变微胶囊悬浮液的沿程局部修正努塞尔数平均增加0.4倍～3.5倍,悬浮液增强管道换热效果明显;质量分数为10%的相变微胶囊悬浮液和水相比,光管平均修正努塞尔数增加40%,螺旋波纹管平均增加了60%,螺旋波纹管凹槽对流体的扰动使相变微胶囊悬浮液强化换热优势更明显.     

不同截面形状螺旋管内油水分离数值模拟

螺旋管分离器具有结构简单、重量轻、分离效果好等特点,是目前最常用的一种离心分离器。对不同入口速度下的螺旋管和具有不同截面形状的螺旋管内油水分离进行数值模拟,得出了油水分离规律：对圆形截面螺旋管,随着流速的增加分离效果变得明显,过大或过小的流速都影响分离效果;在截面面积相同的情况下,圆形截面的螺旋管的油水分离效果比方形和梯形截面的螺旋管明显。研究结果可为螺旋管技术的改进提供一定的理论基础。     

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．     

桩埋螺旋管地热换热器的数值模拟

建立桩基螺旋埋管地下换热器二维非稳态数值模型,考虑到不同的土壤初始温度,分析螺旋盘管间距及桩基深度对换热的影响.模拟结果表明,桩基螺旋地埋管每米换热量与盘管间距成线性关系,随着盘管间距的增加,每米螺旋管换热量的增加量减少;而对于桩基深度的增加,地埋管平均每米换热量仅略微降低,每米桩深相对减少量小于1.1%.     

纳米颗粒形状对螺旋管强化传热的影响

采用欧拉-拉格朗日两相法研究了螺旋管内不同形状纳米流体的传热性能。分析了纳米颗粒形状对螺旋管内传热强度、压降、热力性能的影响。研究结果显示:不同颗粒形状对螺旋管内纳米流体传热强度和压降的影响趋势一致,即传热强度和压降由高到低的顺序为血小板形、圆柱形、刀片形、球形、砖形;在颗粒球形度一定时,粒径越小,传热强度越大,压降也越大;血小板形纳米流体的热力性能优于其他颗粒形状,其在Re为1 750时热力性能系数达到最大值1.11。     

二元熔盐在螺旋槽管内流动和传热特性数值模拟

为探索数值模拟方法预测二元熔盐在螺旋槽管内的流动和传热特性研究中的可行性,使用Ansys软件对熔盐在不同几何参数的螺旋槽管内的流动和传热特性进行数值模拟。采用半周加热,研究在不同工况下熔盐入口温度和热流密度变化时熔盐的流动和传热特性。通过数值模拟得到了熔盐在螺旋槽管内的流动速度分布云图和矢量图,得到了熔盐在管道出口温度分布云图,并计算得到熔盐在管内的Nu-Re变化曲线。结果表明,熔盐管内流速呈现周期性变化,同时产生二次环流流动。熔盐在螺旋槽管内的传热Nu数和Re数的变化趋势一致,出口温度分布不均匀性较小。随着螺旋槽管槽深的增大,对熔盐的传热效果也相应提高。熔盐入口温度越高,螺旋槽管内熔盐的传热效果越好。     

矩形翅片椭圆管和圆管换热器的数值仿真

利用CFD计算方法,对矩形翅片椭圆管换热器进行了数值模拟,并与同周长、同横截面和同迎风面矩形翅片圆管换热器进行了比较.分析研究了矩形翅片椭圆管和圆管的换热和阻力特性,以及速度、温度、压力的内部流场分布特性.结果表明,矩形翅片椭圆管的换热性能优于圆管换热器;矩形翅片椭圆管尾部涡流小,出口速度均匀;与圆管相比,椭圆管矩形翅片在工程应用中可以减少阻力损失,增强换热系数.     

转炉煤气回收系统文氏管喷淋降温与流动数值模拟

在转炉煤气回收系统中,文氏管内部有喷射行为的传热传质非常复杂。获得其内部的传热传质情况对文氏管的设计和运行管理具有非常重要的指导意义。视炉气为连续相、喷射液滴为离散相,考虑连续相与离散相在质量、动量和能量的相互作用,建立了数学模型,数值模拟了文氏管内部流动与传热行为,获得了文氏管出口温度、水蒸气质量分数和压力损失与喷射流量之间的关系。当喷射流量小于临界喷射流量时,出口炉气的温度和水蒸气质量分数随喷射流量的增大分别呈线性下降和上升关系;当喷射流量大于临界喷射流量时,炉气降温和水蒸气质量分数增长不显著。压力损失随喷射流量增大而增大。     

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。     

管内气固多相流动数值模拟方法的研究与实践(Ⅱ)

在文献[1]的基础上,应用数值模拟的方法对直管内、弯管内的气固多相流动特性进行了相应的研究,得到了一些富有价值的结果．     

偏心螺旋套管环形侧流动及换热特性数值研究

换热器作为关键设备,广泛运用于能源高效利用及能量交换等领域.其中,螺旋套管换热器是高效紧凑的流体换热设备,换热能力受流体物性、管材以及结构等因素的影响.内管偏心对螺旋套管环形侧的流动和换热特性具有重要影响.文中通过数值方法模拟了不同偏心程度的螺旋套管,探究对比了五个偏心率对应环形流道的流动阻力及换热特性.研究结果表明:偏心螺旋套管环形侧的努塞尔数(Nu_(a))和摩擦因数(f_(a))随着内管偏心率的增加分别增大和减小.当偏心率从0增加至0.8,偏心螺旋套管环形侧的努塞尔数(Nu_(a))和摩擦因数(f_(a))分别增加9.8%和减小5.1%.此外,以同心直套管环形侧为强化传热技术评价的参照,偏心率为0.8的螺旋套管换热器的环形流道的综合传热性能PEC_(a)为1.39.与同心螺旋结构相比,偏心螺旋套管环形侧的PEC_(a)增加了11.9%.     

空气横掠错列翅片管束流动与传热的数值研究

应用SIMPLE算法和k-ε模型对空气横掠错列翅片管束在湍流奈件下的流动和传热性能进行了数值模拟。对翅片管束在流体的不同入口流速情况下的换热和阻力特性进行了比较，得到了湍流条件下的努塞耳准则数和欧拉准则数与雷诺准则数之间的关系式，得出努塞耳数随着入口流速的增加而增加，但欧拉数随着入口流速的增加而下降。