垂直下降管内液膜沸腾蒸发及相界面波动研究

采用数值模拟的方法对垂直下降管内液膜沸腾蒸发流动和传热特性进行研究。分析入口雷诺数Re和热流密度的耦合作用对液膜流动和传热的影响,结果表明:壁面生成的汽泡呈现液滴状;大汽泡表面分割、脱离出小汽泡;汽泡生成、脱离强化了沸腾传热效率;热流密度越大,液膜表面的稳定性越差;Re的提高能够增强相界面稳定性;降膜沸腾传热方式的不同对传热系数影响很大;在计算工况范围内,绘制出传热模态分布图,为工程应用提供基础。     

制备生物柴油中超声空化过程的研究

建立了超声波辅助制备生物柴油中空化气泡运动的动力学模型,采用MATLAB对模型方程进行数值模拟,探讨超声频率、声压幅值、空化泡的初始半径和环境压力对空化泡运动的影响.模拟结果表明,随着超声波频率的增加,空化效应减弱;超声声压较小时,超声波空化为稳态空化过程,随着声压的增加,空化气泡半径变化幅度增加,空化气泡所带来的空化效应必然增加;气泡的原始半径为超声波频率对应的共振尺寸时,空化情况最为激烈,声化效果最好;环境压力变化时,气泡运动的振幅差别不大.经分析得到提高生物柴油产率的较佳条件,即较低频率、较大声压幅值、气泡直径为共振尺寸、普通大气压.该研究可为超声在制备生物柴油中的应用提供基础理论依据.     

表面润湿性影响池沸腾传热的研究进展

沸腾传热主要受汽泡产生、成长和脱离的控制,而这些汽泡行为与表面润湿性密切相关,通过改变加热面的润湿性,可在一定程度上调节汽泡在加热面上的发展过程,从而影响沸腾传热。介绍了不同润湿性表面及其对沸腾传热的强化机理和气泡动力学,综述了近年来通过表面润湿改性影响沸腾传热的研究进展,并指明表面润湿性与多尺度结构相结合的沸腾传热的研究新动向,为未来利用润湿性强化沸腾传热提供了一个较为清晰、全面的理论基础。     

发动机冷却水腔内沸腾传热的模拟研究

从单相流观点出发研究了两种计算过冷流动沸腾传热的思路:分区描述法和叠加计算法.提出了两个基于分区描述法的沸腾模型A和沸腾模型B;修正了基于叠加计算法的Chen沸腾模型和BDL沸腾模型中对流传热项的计算方法.利用这些沸腾模型进行了缸盖鼻梁区冷却水腔沸腾传热的数值模拟,并与试验结果进行了对比分析.结果表明:采用分区描述法和叠加计算法进行发动机冷却水腔内过冷流动沸腾传热计算均是可行且有效的方法;采用沸腾模型A和修正的BDL模型的预测精度比另两个沸腾模型要高;提高流速和过冷度均能强化沸腾传热的能力,提高压力后则在更高的壁面温度下才出现沸腾传热.     

缸盖冷却水的单相流沸腾模型

针对缸盖水腔内的冷却水流动沸腾传热计算,本文介绍了两种单相流沸腾模型.模型认为流动沸腾总传热量等于泡核沸腾和单相对流传热之和,其中泡核沸腾传热计算采用修正后的容积沸腾传热计算公式.BDL模型在Chen模型的基础上作了改进,考虑了冷却水局部流动参数及饱和状态的影响,适用于局部流动传热计算.     

缸盖冷却水的单相流沸腾模型

针对缸盖水腔内的冷却水流动沸腾传热计算,本文介绍了两种单相流沸腾模型。模型认为流动沸腾总传热量等于泡核沸腾和单相对流传热之和,其中泡核沸腾传热计算采用修正后的容积沸腾传热计算公式。BDL模型在Chen模型的基础上作了改进,考虑了冷却水局部流动参数及饱和状态的影响,适用于局部流动传热计算。     

水平窄空间沸腾换热的数理模型研究

窄空间只有在间距小于汽泡脱离直径时，对沸腾传热强化才有比较显的效果。窄空间沸腾强化传热的机理在于较大的泡底微层加速了蒸发传热和窄空间中被加热的液体周期性地与池液进行容积交换。水平圆盘窄空间中的汽泡生长分为性质完全不同的自由生长期和抑制长大期；在一个周期内，加热面的总传热量等于壁面传导给窄空间液体的热量与通过合体泡底微层蒸发潜热之和。在对圆形水平窄空间的沸腾传热的现象和机理进行分析的基础上，提出了窄空间的沸腾换热过程的数理模型；进而对窄空间沸腾的本质规律在理论上进行了初步探索，并得到分析解。理论计算结果与实验数据比较表明，该分析解适合于中低壁面过热度的情形。由于问题的复杂性，该模型仍需不断完善。     

基于LBM方法的超亲水/疏水组合表面的沸腾冷凝特性研究

基于单组分多相流格子Boltzmann方法结合精确差分法建立了汽液相变模型,运用伪势模型以及双分布函数,结合所提出的沸腾冷凝相变模型,对微小空间内超亲水和超疏水组合表面下汽液共存沸腾时两个汽泡合并、生长、离开水平面以及蒸汽冷凝凝结成两个液滴融合、脱落的过程进行了研究。着重分析了重力加速度对汽泡脱离直径和汽泡脱离时间的影响以及流固作用强度对接触角的影响,最后拟合出了对应关系,并对汽泡和液滴运动过程进行了分析。研究发现与现有已发表的对应关系和公开实验结果基本吻合,并得出结论：随着重力加速度的增大,汽泡脱离直径和汽泡脱离时间均呈现出减小的趋势;接触角随着流固作用强度的增大呈现出减小的趋势;沸腾过程受热产生的蒸汽在模型内部在平衡移动原理作用下向着冷源移动,冷源液化消耗近似等量蒸汽产生水滴逐渐成长落入水中,实现了系统内热力平衡和循环过程。     

缸盖冷却水的沸腾传热模型

针对缸盖水腔内的冷却水流动沸腾传热计算,本文介绍了两种沸腾传热模型。模型认为流动沸腾总传热量等于泡核沸腾和单相流对流传热之和,介绍了常用的Chen模型,然后介绍了一种基于加权叠加方法基础上的。计算过冷流动沸腾传热的新模型Franz模型。     

超声波除垢与强化传热实验研究

通过实验研究了流体在管内雷诺数达5.11×104时,超声波功率对抑垢、除垢的匹配关系及声空化强度对传热系数的影响。研究表明,超声波功率在200 W以下时具有抑垢效应;当功率超过200 W以上时具有除垢效果,并且除垢效果与波声功率成正比。超声波功率还对强化传热有明显影响。当超声波功率为300 W时,传热系数达765 W/(m2.K),达到最佳传热效果。本文还初步研究了超声波传播方向改变时对除垢效果的影响。     

声波强化传热的实验研究与机理分析

为探究声波作用下铜球的对流换热机理,搭建了声波强化传热实验台架,研究在不同声压级和声频率的影响下铜球的对流换热问题,并结合声流的作用机理和实验数据深入分析了声波强化传热机理.结果表明:铜球的对流传热系数和努塞尔数随着声压级的增大而非线性增大,且存在强化传热的最佳声频率;相对努塞尔数主要受声频率和声压级的综合影响,而与铜...     

三维微肋螺旋管内R134a沸腾环状流区的传热与关联式

首次实验研究了制冷剂R134a在三维微肋螺旋管内流动沸腾环状流区的流动与传热性能。对流型的可视化观察发现：当质量流速大于100kg／(m^2s)时。螺旋管内才开始出现环状流。环状流的起始干度为0．3、0．4。在流型图上给出了环状流区与其它主要流型的分区。回归了实验环状流区的传热实验数据，得到的传热关联武计算值与实验值的平均绝对误差为9．1％。     

高强化柴油机缸盖水腔过冷沸腾数值模型研究

建立了以VOF(volume of fluid)两相流模型为基础的过冷沸腾传热模型,总传热量分为强制对流传热和泡核沸腾传热两部分。采用UDF方法(user-define function)将过冷流动沸腾中的蒸发和冷凝过程嵌入到FLUENT仿真软件中。T型管传热试验结果表明:在高壁面过热度下,模型的计算误差在5%以内。某实际缸盖的应用结果表明:模型仿真结果与试验值之间有较好的一致性,对缸盖火力面八个关键点温度的预测平均误差仅为1.23%。与单相流模型对比结果表明:若只考虑强制对流传热,则会高估缸盖火力面和水腔内壁最高温度(本算例分别高估26K和33K),这直接影响对高强化柴油机缸盖热负荷安全性的评估。     

发动机缸盖模拟冷却通道内过冷沸腾传热特性

搭建一套试验台架用来模拟发动机鼻梁区冷却通道内的传热状况,采用与发动机缸盖相同的铸铁材料作为加热块,并且安装3块石英玻璃用来观察沸腾发生时气泡运动状态.对不同流速、不同入口温度和不同系统压力状况下的沸腾传热特性做了相应的研究,为真实发动机冷却水腔内沸腾传热预测提供较为全面的试验数据.结果表明:沸腾起始点位置与通道流动参数有着直接关系,表现为速度越高、入口温度越低,沸腾起始壁面过热度越高;提高通道速度和降低冷却入口温度可以强化壁面对流换热程度,但对充分发展沸腾下的传热特性影响很小;增加系统压力,沸腾起始壁面温度越高,其增加幅度与饱和温度增幅大致相同.此外,控制系统压力是抑制沸腾过度发展的重要手段.     

应用超声波技术处理污泥的现状分析

污水处理过程中产生大量的污泥,这些污泥的含水量高,并含有大量的微生物和病原体,需要进行有效的处理处置。简述了超声波作用于污泥的机理:通过超声空化作用产生的强有力水流喷射的剪切力对污泥发生作用;总结了超声波在污泥处理中的应用情况。重点阐述了超声波能促进污泥脱水,即超声能产生一种海绵效应使水分子更易在波面的通道传播,超声破坏菌胶团使内部水释放出来;超声波能促进污泥消化,缩短污泥发酵时间并能提高沼气的产率以及超声波能破解污泥等的研究状况。     

内燃机鼻梁区内过冷沸腾两相流研究

为定量研究发动机冷却水腔内的过冷沸腾传热,以模拟通道内过冷沸腾试验为基础,采用欧拉多相流模型,确定了欧拉多相流模型的选用,将壁面温度分别取400K、400K、400K,得出最优沸腾模型适用范围;对比欧拉多相流模型、Mixture模型及单相流模型的计算精度,证实欧拉多相流具有更高计算精度,在绝大部分工况范围与试验数据对比误差低于10%,局部区域误差低于3%;证明湍流离散力在强迫对流过冷沸腾模拟中不可忽略。     

强润湿性液体池沸腾传热的实验研究和机理分析

对强润湿性液体的池沸腾传热实验而言,本文提出了行之有效的实验程序,并严格按照实验程序进行了R113池沸腾传热的实验研究,具体研究了表现老化和液体过冷度对池沸腾传热曲线及起沸点的影响,实验中观察到了三个反常现象,最后,从强润湿性液体的沸腾传热机理的角度对其给出了相应的解释。     

分离式热管蒸发段的试验研究

该文采用加热石英玻璃管和无缝钢管模拟分离式热管的蒸发段。对例题的充液。流和传热特性进行了系统的试验和理论分析。作者着重分析了核态沸腾传热区及飞溅降膜区的换热原理，试验数据回归整理李相应了换热系数无量钢准则关系式，与试验数据吻合较好；同时将这两个关系式分别与大空间沸腾传热及整体式热管蒸发段降膜传热区传热进行了比较，得出了极为有用的结论。     

静态闪蒸过程汽泡生长的理论与实验研究

本文针对去离子水静态闪蒸时单汽泡的动态生长过程开展了可视化实验观察及理论分析,研究了过热度和闪蒸腔压力对汽泡生长的影响。理论模型考虑了汽泡成核点附近固体壁面对汽泡生长的影响,通过与实验结果的对比表明,壁面效应对汽泡生长影响显著,尤其是汽泡生长速率较小时,引入壁面效应后的理论模型能更好的与实验结果相吻合。通过分析汽泡生长过程的动力学特征可知,相同闪蒸腔压力但过热度较大时,汽泡生长过程具有较短的表面张力控制阶段,并在过渡阶段和传热控制阶段均具有较大的生长速率;而相同过热度但较小闪蒸腔压力时,汽泡在早期的惯性控制阶段生长速率较小,但在后期的传热控制阶段生长速率较大。     

泡沫金属圆管内沸腾传热的数值模拟

为了解泡沫金属沸腾传热原理,建立了泡沫金属圆管三维物理模型,采用BrinkmanForchheimer扩展达西动量方程和C语言编写气液两相质量传递和能量传递的自定义函数,对泡沫金属圆管中沸腾传热现象进行数值模拟,分析了质量流率、干度对流型、压降和沸腾传热系数的影响。模拟结果表明,在一定质量流率下,单位长度压降随着干度的增大成非线性增长趋势;低质量流率时,随着干度的增大,管内流型由分层流过渡到波状流进而过渡到稳定的波状流,传热系数变小;高质量流率时,随着干度的增大,管内流型由弹状流过渡到环状流,传热系数变大。