纳米通道内纳米流体流动特性的分子动力学模拟

利用分子动力学方法对铜-氩纳米流体和基础流体在不同剪切速度下的纳米尺度的Couette流进行模拟计算。结果表明:在纳米尺度通道内,纳米流体流动过程中颗粒存在旋转运动和平移运动,从而加强湍流效果,强化传热并影响整个流动区域内的流动速度分布,造成纳米流体速度呈非线性分布。壁面和纳米颗粒表面都会形成一层排布更为规则的液体原子吸附层,吸附层内液体分子在流体流动过程中一直伴随着壁面和纳米颗粒进行运动,且吸附层具有"类固"特性,可以增强纳米流体的传热能力。     

矩形微通道内流体流动特性的数值研究

对矩形微通道实体模型进行简化处理,并建立微通道内流体流动的数学模型.设定矩形微通道水力直径Dh=120～480 μm,入口雷诺数Re=ll.9～3 817.1,以20℃蒸馏水为流动工质,借助FLUENT分别对不同水力直径的三组矩形微通道内流体流动特性展开数值模拟研究,并将数值模拟结果与理论预测值及其他学者的研究结论进行对比.结果表明:随着微通道水力直径的减小,摩擦阻力系数、速度梯度和压强梯度都呈现增大趋势;在微尺度下,矩形微通道内临界Re提前,而且水力直径越小,临界Re值越小.     

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。     

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。     

微通道内流动沸腾特性研究

对国内外微通道流动和换热的研究实验作了总结,阐述了影响微通道换热系数的因素,如热流密度、过热度和干度等.对去离子水在内径为0.65 mm、长为102 mm的圆形管道内流动沸腾换热进行了实验研究,得到了局部换热系数随干度的变化关系,进而根据换热系数的变化趋势讨论了饱和流动沸腾区微通道内主导的换热机制.结果表明:从换热系数随干度的变化关系很难判定主导的换热机制;将实验数据与已发表的预测关联式进行了比较,发现大多关联式都失效,说明基于常规理论的模型不再适用于微通道.     

活塞内冷油腔中纳米流体振荡流动与传热特性影响因素研究

采用计算流体力学的方法,研究了分别含Al₂O₃、Cu O、Si O₂的3种纳米机油在纳米颗粒体积分数为1%、3%、5%时相对于传统机油的振荡传热能力和机油在油腔内流动的规律。结果表明,纳米颗粒的加入改变了流体的物性参数,纳米流体的传热效果比传统机油更好,且内冷油腔的传热系数随着纳米流体体积分数的增加而增加,但对内冷油腔内瞬态机油的瞬态分布和充油率的影响不大;纳米流体的黏度、密度、导热系数、比热容都能影响内冷油腔的传热性能,密度的增加会使流体对壁面的冲击作用更强,从而增强油腔的传热能力;在纳米颗粒体积分数为5%时CuO纳米机油的传热系数比Al₂O₃、SiO₂纳米机油分别高8.2%和14.6%。     

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.     

矩形通道内过冷流动沸腾传热特性试验研究

以高强化发动机缸盖材料蠕铁作为加热块材料,在矩形通道内开展了接近发动机冷却系统的不同流动工况下过冷沸腾传热特性的试验研究。流动工况取发动机常用范围:压力为0.10~0.25MPa,主流温度为60~95℃,流速为0.347~6m/s。研究结果表明:提高冷却液流速可以强化壁面对流换热强度,但是存在沸腾换热的低流速工况同样能够达到高流速工况下换热效果,系统压力和主流温度都会影响冷却液过冷度,进而影响沸腾传热效果。可视化结果表明:气泡直径增大、生长频率升高及气泡之间相互作用都会使气泡对边界层流体扰动增强,从而提高传热效率。在压力为0.2MPa、主流温度为95℃、流速为1m/s工况下,在壁温达到170℃以上时沸腾开始出现,在壁温达到210℃时,沸腾传热效率比单相对流换热提高了40%以上。     

纳米通道内气体流动特性的分子动力学研究

采用分子动力学的方法,对He气在纳米通道内的流动过程进行了模拟研究。研究发现,流体处在层流和紊流的流动状态时,原子在流动过程中速度和原子数密度沿流动方向近似呈线性变化。流体处在层流流动状态时,在壁面附近会产生一定厚度的吸附层。模拟结果与相关研究结果吻合。     

自激振荡流热管内Cu-水纳米流体的传热特性

对工质为Cu-水纳米流体的自激振荡流热管在不同激光加热功率下的热传输特性进行了实验研究,并对工质为蒸馏水的自激振荡流热管的传热性能进行了比较.通过对不同的充液率、Cu纳米颗粒份额的Cu-水纳米流体自激振荡流热管实验结果分析发现:自激振荡流热管内Cu-水纳米流体的热传输具有一定的特殊性,在一定条件下纳米流体可以起到强化传热的作用,但决定纳米流体自激振荡流热管热传输性能的参数应是充液率.     

微通道内单相流流动特性的实验研究进展

基于微小/微通道内的流动特性,概述了目前国内外关于微小/微换热器中采用不同管道截面类型(圆形,矩形,梯形等)时的单相流流动特性的实验研究进展,总结了微小/微通道内的流体流动规律,指出影响其流动特性的主要因素是粗糙度,层流向湍流的转折提前以及实验数据处理方式,并给出了下一步的工作建议.     

矩形微通道中流体流动阻力和换热特性实验研究

以去离子水为流体工质,对其在矩形微尺度通道中的流动阻力和传热特性进行了实验研究。通过测量流量、进出口压力和温度等参数,获得了流体流过微通道时的摩擦阻力系数、对流换热过程中的热流通量和N u等。微尺度通道中流体流动的摩擦阻力系数较常规尺度通道中的摩擦阻力系数小,仅是常规尺度通道中摩擦阻力系数的20%~30%;且流动状态由层流向湍流转捩的临界R e也远小于常规尺度通道的。微尺度通道中对流换热的N u与常规尺度通道的显著不同。流量较小时,N u较常规尺度通道中充分发展段的小;随着水流量的增加,微通道的N u迅速增加,并很快超过常规尺度通道的N u,表现出微尺度效应。热流通量对微尺度通道中对流换热N u存在影响,其影响规律在不同流速条件下呈不同趋势,流速较小时,N u基本保持不变;而在流速较大时,N u随热流通量增加而呈增加趋势。     

Zigzag微通道内超临界甲烷流动与换热特性数值模拟

印刷电路板式换热器(PCHE)在太阳能、液化天然气等领域有广泛的应用前景。为了分析结构参数和运行参数对PCHE Zigzag微通道内超临界甲烷流动与换热特性的影响,本文采用Fluent软件进行模拟研究。数值结果表明,微通道直径越小、质量流速越大、出口压力越小,越有利于微通道内的冷热流体换热,但微通道内的压降也越大。研究成果将为PCHE的优化设计提供重要参考。     

微通道内气体-近壁颗粒流动传热数值模拟研究

数值模拟了微通道受限空间内气体-近璧颗粒流动与传热过程,所建模型考虑微尺度气体的可压缩与交物性特征,且在通道和颗粒壁面采用速度滑移和温度跳跃边界条件以考虑滑移区气体动量/能量非连续效应.在此基础上,计算分析了克努森数(Kn)和颗粒偏移比对颗粒表面拖曳力系数(CD)以及传热努塞尔数(Nu)的影响规律.研究结果表明:受气体...     

组合肋通道流动与传热特性的数值分析

本文采用数值模拟的方法研究了一种新型组合肋通道的流动与传热特性,主要对比了不同肋型通道的传热性能和阻力性能,考察了雷诺数、肋间距和肋高对通道壁面特征数的影响规律.结果 表明与矩形肋、半圆肋通道相比,组合肋通道的综合传热性能最好,且阻力损失小.     

波纹管对管壳式换热器内流体传热及流动特性的影响

为解决传统管壳式换热器换热效率低的问题,采用数值模拟的方法对波纹管换热器进行了数值模拟分析。研究表明:管壳式换热器壳程进口流量超过2 257 kg/h时,采用增加壳程进口流量来强化换热器内换热的方式整体经济性较差;与直壁管换热器相比,波纹管换热器的对流换热系数提高45.2%～51.1%,壳侧压降反而降低了2.6%～13.1%。同时发现,整个研究范围内性能评价指标EEC1; EEC受进口流量影响较大,其最优值出现在1 250～1 500 kg/h范围内。本研究结果为波纹管换热器在工业中的应用提供重要参考价值。     

125MW汽轮机凝汽器内流体流动和传热特性的数值分析

利用自行开发的凝汽器数值模拟程序 PPOC3.0对 1 2 5MW汽轮机凝汽器的某试验工况进行了数值计算 ,将得到的计算结果与试验数据进行了比较。然后 ,对该凝汽器在设计工况下的壳侧流场和换热情况进行了详细数值分析 ,并指出其中存在的问题。图 8表 2参 7     

125MW汽机凝汽器内流体流动和传热特性的数值分析

利用自行开发的凝汽器数值模拟程序PPOC3.0对125MW汽轮机凝汽器的某试验工况进行了数值计算,将得到的计算结果与试验数据进行了比较。然后,对该凝汽器在设计工况下的壳侧流场的换热情况进行了详细数值分析,并指出其中存在的问题。