矩形通道内强化表面的传热研究

使用三种强化器，在矩形通道内进行受迫对流实验。整个实验是在ＲｅＤ＝２．２×１０３～６．２５×１０３范围内进行的。根据每种强化器的实验数据，关联出相应的经验公式ＮｕＤ＝ｃＲｅＦｍ，对各种强化器的强化特性进行了研究；并利用强化比ＮｕＤ／ＮｕＤ。对三种强化器的强化效果进行比较，实验结果表明：深齿强化器优于浅齿，浅齿优于孔板强化器。     

反应堆矩形强化流道内超临界水流动传热特性数值研究

反应堆堆芯超临界水流动传热特性复杂,为优化其传热特性,针对反应堆堆芯矩形强化通道的超临界水传热特性进行数值研究,采用雷诺应力湍流模型,研究了25 MPa超临界压力下,单根燃料棒在无肋、带长条肋和等距短肋布置的三种矩形流道内的流动传热特征.研究结果表明:堆芯矩形通道内设置肋片可强化传热,不同肋片布置方式的传热强化效果显著不同;强化通道内角部超临界水温度比无肋流道内角部温度高,强化流道径向截面内不同位置温差小;无肋流道最窄处超临界水存在流动死区,且死区随轴向高度变化较小,带长条肋布置流道最窄处超临界水流动死区范围减小,在近肋片区域出现流动死区,等距短肋流道内无明显流动死区;三种流道中,带等距短肋布置的流道相对合理.     

反应堆堆芯强化通道内超临界水流动传热特性数值研究

反应堆堆芯超临界水流动传热特性复杂,对堆芯强化通道的研究较少.针对反应堆堆芯矩形强化通道的超临界水传热特性进行数值研究,采用雷诺应力湍流模型,研究了25 MPa超临界压力下,单根燃料棒在无肋、带长条肋布置和等距短肋布置的3种矩形流道内的流动传热特征.研究结果表明:堆芯矩形通道内设置肋片可强化传热,不同肋片布置方式的传热强化效果显著不同;强化通道内角部超临界水温度比无肋流道内角部温度高,强化流道径向截面内不同位置温差小;无肋流道最窄处超临界水存在流动死区,且死区随轴向高度变化较小,带长条肋布置流道最窄处超临界水流动死区范围减小,在近肋片区域出现流动死区,等距短肋流道内无明显流动死区;3种流道中,带等距短肋布置的流道相对合理.     

肋片强化矩形截面螺旋通道换热特性研究

应用CFD软件研究肋片对矩形截面螺旋通道湍流换热的强化作用,基于正交螺旋坐标系分析通道内流场和温度场分布.结果表明:对于单一矩形截面螺旋通道,换热壁面中心线附近受二次流影响较弱,换热效果较差.在此处安装扰流肋片后,矩形截面中心处产生了附加的二次流.研究范围内,加装肋片后的对流换热系数α是未加装肋片的1.03~1.2倍,流动阻力系数f是未加装肋片的1.003~1.033倍;强化传热因子j在0.911~1.067之间.低雷诺数下的低高度肋片综合强化换热效果较好.     

航电设备内冷通道扩展表面的传热与流动特性研究

在某航空电子冷却机箱中,综合考虑其使用环境,采用了CNC加工的叉排直肋作为其内冷肋化通道。为找出影响该类扩展表面的传热与流动特性的主要因素,采用正交实验设计的方法,对不同结构参数的25种肋片应用Fluent进行了数值模拟,通过极差分析研究了对传热流动特性影响最大的结构参数,同时获得了流动参数范围内用于工程计算的j、f计算关联式。     

双层热源双层通道内流体流动与传热特性

为了应对集成电路中日益严峻的热问题,数值模拟了双层热源双层微通道结构内流体的流动及传热特性,将其与单层热源单层微通道进行对比分析,发现上下通道层之间的相互影响使得上层通道加热面温度降低2℃左右,下层通道热阻减小10%左右.而后以减小对流热阻的角度出发,对整体结构的传热性能进行优化,在原有矩形通道基础上布置圆形针肋以及扇形凹穴,发现此种新型通道使得下层加热面温度降低11℃左右,热阻减小,系统性能提高.     

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.     

水平矩形通道内纵向涡强化传热数值研究

纵向涡是一种新型的传热强化技术 ,其传热性能好 ,安装方便 ,使用可靠 .以数值计算方法分析了在常壁温条件下纵向涡对换热器的传热性能以及流动阻力的影响 .研究发现 ,纵向涡发生器的传热强化效果与翅前端距有很大的关系 ,并存在一个最佳的翅前端距 .     

变加热功率下不同形状微肋阵热沉内的对流换热

为探索变加热功率下微肋阵热沉内的对流换热规律,采用精密机械加工获得圆形、菱形和三角形微肋阵热沉,建立一体式加热试验系统,测试了微肋阵热沉的压力降、流动阻力系数、热阻等对流换热参数,研究Re为0~1 000时微肋阵内阻力及对流换热受加热功率的影响规律。研究结果表明,微肋阵内阻力系数先随加热功率增加而增大,圆形和菱形截面微肋阵中该现象在Re>400时消失,而三角形微肋阵在Re>250时消失。加热功率的增加强化了圆形和菱形截面微肋阵内的对流换热,三角形微肋阵的Nu在Re<250时随加热功率的增加而增大,当Re>250后则有所降低;加热功率对于圆形和菱形微肋阵热沉热阻的影响在Re<600时较为明显,而对于三角形微肋阵当Re>250后加热功率对于热阻的影响基本可以忽略。     

旋转矩形截面螺旋管内对流传热特性的研究

利用数值计算方法研究了旋转矩形截面螺旋管内的粘性流动，分析了在离心力、科氏力共同作用下曲线管道中的二次流动结构、轴向流速分布、截面温度分布、摩擦系数比以及管道Nusselt系数数比随各参数的变化情况，计算结果表明：对于不同截面的矩形螺旋管道，当旋转方向和主流方向相同时，旋转的作用与增大Germano数的作用相同，使得管道摩擦系数变大，管道换热效果增强；而当旋转方向和主流方向相反时，管道内流动结构变化十分明显，当F≈-1．3时，二次流出现类似于直扭管内的鞍状流动结构，轴向速度类似与静止直管内的流动结构，管道内的摩擦系数近似于静止直管内的磨擦系数，换热效果减至最弱。     

内螺纹肋管几何参数对流动与传热的影响

以空气(Pr=0.744)为介质,在Re=2 000时,对17根内螺纹肋管进行了数值模拟,研究内螺纹肋管的流动与传热特性.在梯形肋几何参数肋高H =0.02～0.06,肋数N=35～50条,螺旋角γ=35°～45°时,分析肋高、肋数、螺旋角的变化对Nu和f的影响,得出Nu和f随N、H增大而增大,随γ增大,Nu和f先增大再减小,Nu在γ=41°达到最大值,f在γ=39°达到最大值.研究表明,最佳肋参数为0.50/40/41.     

三维外肋管的自然对流换热特性的实验研究

对由重庆大学研制开发的新型三维外肋管的自然对流换热特性进行了实验研究。实验结果表明：在Rα＝2000—10000范围内，自然对流换热条件下三维外肋管试件1、试件2的换热系数分别是光管的1．3—1．6倍和1．5—2倍。对实验数据进行逐步回归，得出了实验条件下自然对流换热准则关系式，并对肋几何参数对换热的影响进行了分析。     

扰流柱形状对流动换热特性影响的数值研究

运用FLUENT—CFD商用软件对装有圆形、准水滴形、椭圆形和水滴形4种扰流柱叉排阵列矩形通道内的流动和换热进行了三维数值模拟,获得了通道内流场、压力场以及局部对流换热系数分布的基本特征,并对扰流柱通道的换热特性和压力损失特性进行了对比分析．计算结果表明：装有水滴形扰流柱阵列矩形通道的压力损失系数分别为前3者的44．1％、70．5％和79．8％,而恒热流壁面的平均对流换热系数相对于前3者而言分别降低了18．5％、12．4％和3．8％,压力损失降低的幅度明显高于强化换热的减弱．水滴形扰流柱是一种具有综合性能、替代常规圆形扰流柱的理想结构．     

扰流子长度对强化管内液体传热性能的研究

为了寻求强化过渡流下液体传热的适宜扰流子长度，在Ｒｅ＝２３００～１００００范围内，对粘度为１．２３ｍＰａ．ｓ的柴油进行了模拟工业实验，分别得出扰流子长度为０，１．０，１７．５，３．０ｍ时的ｆ－Ｒｅ及Ｎｕ－Ｒｅ关联式，并对各种长度扰流子强化传热性能进行了评价。与工业应用现场标定结果对比证实了上述关联式的可靠性，说明选择适宜的扰流子长度，可获较大的管内对流传热系数而耗能较少。     

基于横断扰流结构微通道的数值仿真优化

横断扰流结构微通道热沉是新型微通道结构的一种, 其具体构型是在割断的直通道横断区布置扰流元, 通过其对横断区流体的扰流冲击作用强化整个微通道的对流换热, 扰流元与直通道段的长度、宽度及位置关系对微通道内流体流动与换热有重要影响.针对横断扰流结构微通道单相液体流动与传热特性, 通过CFD计算流体力学模拟与分析软件进行全通道三维数值模拟.模型采用有限容积法、SIMPLE算法进行层流计算.计算及分析结果显示, 当微通道进出口段均为5 mm、换热段为10 mm时, 横断扰流结构微通道的最优换热尺寸为:L₁/L₂=4.187 5且L₂=0.4 mm, W₁=W₂=0.35 mm, 0.5<H₂/H₁<1.     

带有共轭导热柱的矩形窄缝通道内气体的流动传热模拟

以带有共轭导热柱的矩形窄缝管道内气体的流动传热为例,介绍了一种CFD的数值仿真技术．先利用Pro／e5．0建立了传热模型,再导入ICEM CFD中划分网格,最后在AN-SYS-CFX中进行求解计算．通过整个传热过程的模拟得出了矩形窄缝管道不同截面的温度、速度和压强分布云图,对不同高宽比情况下矩形窄缝管道内的气体流动与传热进行了对比分析,得出了大宽高比的矩形管道角部靠近上下面区域有热流集中现象,而且随着矩形窄缝管道高宽比越大,出口气流温度越高,传热效果越好,但阻力也越大,压降增加．     

用强化屏改善低肋管沸腾传热性能的实验研究

本文针对低肋管沸腾传热的特点,提出加强化屏改善低肋管池沸腾传热性能的方法。对低肋管加强化屏的池沸腾传热进行了实验。实验结果表明,采用强化屏可使低肋管沸腾传热系数提高几倍乃至十倍。强化效果与强化屏的开口度,加热负荷及工质热物性有关。     

直肋插入件强化高温传热的数值模拟

本文对直肋插入件高温换热管内的层流流动与强化传热进行了数值模拟。获得了恒热流率和变物性条件下的流均分布和温度分布,并考查了流体入口温度、热流率和插入件几何形状对插件管内充分发展的层流流动和传热的影响。     

抽吸孔对交叉肋冷却通道内部流动和传热的影响

为了研究燃气轮机涡轮叶片内部结构的冷却性能,本文采用基于雷诺平均的数值计算方法,获得交叉肋冷却通道内部流场和传热系数分布。研究结果表明:抽吸效应在孔附近产生很强的传热区域,可以改变子通道内的流动结构。子通道内的强制纵向涡是通道整体传热得到强化的重要因素。孔的位置分布对内部流动和传热的影响最大。25%的抽吸量就能够维持交叉肋通道的良好的冷却性能,通过合理布置抽吸孔能够提高交叉肋通道的综合热效率。     

水基碳纳米管纳米流体在矩形腔内的自然对流传热

为了评估碳纳米管在强化传热技术中的应用潜力, 采用实验方法研究水基碳纳米管纳米流体在矩形封闭腔内的自然对流传热性能, 由实验得到瑞利数为1.92×105～2.52×106范围内不同颗粒体积分数的纳米流体沿矩形封闭腔热流方向的平均努塞尔数分布.采用瞬态热线法和旋转黏度仪测量水基碳纳米管纳米流体的导热系数和黏度,探究纳米流体导热系数和黏度与纳米颗粒体积分数的变化关系,分析纳米流体导热系数和黏度对纳米流体自然对流传热的影响.结果表明:在封闭腔内纳米流体沿热流方向的平均努塞尔数随着瑞利数的增加而增大,封闭腔内对流传热不断增强;与水的自然对流传热相比,在低瑞利数(Ra＜8.5×105)时,纳米流体自然对流传热效果随着颗粒体积分数的增加而增强;在高瑞利数(Ra＞8.5×105)时,体积分数为0.48%的纳米流体的平均努塞尔数比水大,自然对流传热得到强化,而体积分数为1.45%的纳米流体的平均努塞尔数比水小,自然对流传热减弱.