微界面扩散过程对二元合金凝固过程数值模拟的影响

针对反向凝固工艺实验研究的传热传质现象，进行了数值模拟，讨论分析了微界面质扩散过程对二元合金凝固过程数值模拟的影响。结合实验数据，认为微观偏析模型的选择对新生相生长的影响不可忽略。     

枝晶尺度溶质再分配对连续铸造凝固过程的影响

阐述了凝固微细尺度结构上的溶质再分配与宏现尺度传热传质现泉之问的关联，总结比较了多种徽现健析模型，并针对反向凝固工艺和传统的薄板坯连铸连轧(CSP)工艺的传热传质现泉进行了数值模拟，与实验数据进行对比分析。结果表明，微细尺度固—液相界面上的溶质再分配对凝固宏观传输过程的影响不可忽略。     

太阳能热水器传热传质和强化传热研究

在低温太阳能光热光伏联合应用试验台的基础上,结合GB/T 17049—2005,利用Gambit、Ansys Fluent和Tecplot软件,对全玻璃真空管太阳能热水器进行传热传质和强化传热分析。结果表明:所建立的二维数值计算模型,能准确反映同一条件下,全玻璃真空管太阳能热水器的变化趋势;在数值模拟基础上,确定了单面受热时的最佳安装角度为51°,加装反光板类似双面受热的最佳安装角度为38°;在粗略估算和细化分析的基础上,确定了不同真空管结构的最佳导流板长度及安装位置;通过实验和数值模拟,确定了58mm×1 800mm为优化的全玻璃真空管结构。     

蒸汽蓄热过程单个汽泡的传热传质数值模拟

蒸汽蓄热器是一种高效的储存蒸汽热能的设备。从传热传质的角度,推导出蒸汽蓄热过程中单个高温蒸汽泡在低温连续液相中的汽泡半径比k和努赛尔数Nu的数学表达式。通过Mat Lab模拟出汽泡半径比k和努赛尔数Nu与汽泡上升速度U、汽泡初始半径R0和汽液两相温度差ΔT随时间的变化规律。研究表明,汽泡半径比k随着汽泡的上升逐渐减小。努赛尔数Nu随着汽泡的上升先减小后增大。在汽泡初始半径R0和汽泡上升速度U相同的工况下,存在一个最优汽液两相温度差ΔT,使得汽泡半径比k和努赛尔数Nu曲线下降最快。加快汽泡上升速度U、减小汽泡初始半径R0以及选择合适的汽液两相温度差ΔT,可以提高蒸汽蓄热过程的传热效率。     

大圆坯连铸凝固传热过程的数值模拟

以Φ600 mm大圆坯连铸为研究对象,建立了描述连铸大圆坯凝固传热的柱坐标一维瞬态传热数学模型,计算了连铸坯的温度场,并分析了拉速、过热度和钢种对铸坯表面温度和凝固进程的影响.分析结果表明拉速对凝固终点位置影响明显,拉速每提高0.05 m/mm,凝固终点后移约3.87m.其计算结果与实际生产的实测数据吻合良好.     

埋地原油管道停输期间温降及原油凝固传热模型及数值模拟

假设原油凝固区域为一固相和液相组成的动态多孔介质区域,建立了土壤、管道能量方程与原油质量、动量和能量方程相互耦合的传热模型,并对埋地原油管道停输温降过程进行了数值模拟.数值模拟结果能够合理解释停输期间温度场、凝固界面和自然对流规律.     

HAT循环后冷湿化过程的传热传质性能研究

为了提升湿空气燃气轮机循环的调控灵活性,自主设计和搭建了后冷湿化器一体化实验系统,通过实验获得不同水气比下后冷湿化器出口空气的温湿度和出口水温,利用实验数据修正表面化学反应速率,基于表面化学反应模型建立了后冷湿化过程三维数值模型,分析了水气比和进口水温对后冷湿化器性能的影响。结果表明：建立的后冷湿化器传热传质模型能高精度模拟后冷湿化过程,空气温度沿流动方向呈逐渐降低的趋势,空气的含湿量和相对湿度沿流动方向逐渐升高;水气比和进口水温均对后冷湿化器的性能有较大影响,随着水气比和进口水温增大出口空气湿度提高,湿化性能提升,而降低水气比有利于提升空气后冷性能。     

建筑墙体热、湿及空气耦合传递

为了研究建筑墙体的热质耦合传递规律，该文考虑了太阳辐射的影响，建立了在第三类边界条件下建筑墙体非稳态热、湿及空气渗透耦合传递的物理及数学模型，开发了相应的数值模拟计算软件。给出了墙体热、湿及空气耦合传递时各部位模拟计算温度随时间的变化曲线及不同使用年限湿容量沿墙体厚度的分布规律，并将墙体的模拟计算结果与现场实测热流及温度进行了对比分析。     

合金元素对20CrMnTi凝固组织影响的数值模拟

利用CA（元胞自动机）和FE（有限元）耦合模型，模拟齿轮钢中Si、 Mn、 Cr、 Ti 4种元素对连铸坯凝固组织的影响。模拟所得温度场和凝固组织跟实际数据基本吻合。在国标规定的成分范围内， Si含量增加可降低钢种液相线温度，增加形核动力，从而增加晶粒数目，细化晶粒； Ti含量可增加钢中异相形核数，从而增加晶粒数目，细化晶粒； Si， Ti含量增加还可降低枝晶尖端生长速度，从而减小柱状晶区域，扩大等轴晶区域； Mn， Cr含量变化对于钢种的液相线温度以及枝晶尖端生长速度影响不大，因此对于晶粒数目，等轴晶面积影响较小。     

余热制冷装置中氨吸收器热、质耦合数值研究

船用柴油机废热品位较高,基本满足吸收式制冷装置的需要。作为吸收式制冷装置中重要的部件,吸收器的合理设计直接决定了制冷系统的综合性能。在对水平管氨降膜吸收器中传质与传热的相互关系进行详细分析的基础上,建立了完全基于热、质耦合传递的二维模型。数值计算结果表明,在氨降膜吸收过程中,强烈的传质过程是实质,起着主导作用,而传热过程仪是传质过程的外在表现。     

Effect of micro mass transfer through phase interface on numerical simulation of solidification process

Existing models for the solute redistribution during solidification have been reviewed. Some typical models are applied for the numerical simulation of heat and mass transfer with phase change under experimental condition of inverse casting. The results show that the effect of micro mass transfer models on the formation of the new phase cannot be omitted. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 33(6): 393–401, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20024     

Numerical study on heat and mass transfer in falling film crystallization by an integrated model

In this paper, a numerical study of the falling film crystallization process for purifying material uses an integrated model to solve unsteady coupled heat and mass transfer problems with phase change. The model divides the melt continuously coming down from the top of the tube into numbers of flow bundles according to their entering time sequences (steps). The heat and mass transfer equations in the coordinate system are integrated from the top of the tube to the bottom for each fluid bundle, so that the transient crystallizing amount and crystal concentration can be calculated along the tube, using conventional formulas for fully developed heat and mass transfer of falling film liquid between the liquid and tube wall. The concentrations on both liquid-solid sides of the interface are kept in equilibrium according to their temperature-concentration phase diagram so that the solving procedure must be iterated at each time step. The calculated results of some important parameters, such as crystallization rate and naphthalene concentration, coincide qualitatively with our experiments. Finally, several factors that influence the process are studied as a good reference for designing and operating the separator. © 1999 Scripta Technica, Heat Trans Asian Res, 28(4): 307–321, 1999     

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。     

地源热泵地中换热器的非稳态传热数值研究

竖直U型管经常被用做地源热泵的地下换热器.文章建立了三维数值模型模拟U型管内的流动和地下耦合非稳态传热.使用商业软件GAMBIT和FLUENT构造数值模型并进行数值模拟.为了验证模型的有效性,将U型管出口水温的模拟结果与实测数据进行了比较:运行中出口水温模拟值稍大于实验值,随着运行时间的增加,两者相差越来越小.该结果显示,对于长时间运行的热泵系统,此模型的模拟数据更加真实可靠.     

矩形微槽群换热器换热特性的数值研究

设计了一种矩形微槽群换热器,分别对单个槽和整个换热器传热过程进行了数值模拟。对不同流量以及不同热流下的流场和温度场进行模拟,并与理论分析结果比较,两者相吻合。分析结果表明,微换热器的热阻随着流量的增大而变小,温度变低。当流量为200 mg/s时,微换热器最高温升为47 K,表明当达到一定流量的时候,微换热器温升能控制在有效地范围内,能很好地保证微器件的工作状态。     

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。     

褐煤干燥过程对流传热特性的数值模拟

以干燥器内对流传热问题为研究对象,建立了褐煤干燥过程气-固对流传热模型。通过流-固界面传热耦合,利用CFD仿真技术进行模拟,对褐煤在不同粒径、风速及温度下的干燥过程进行了数值模拟,得到不同工况下的温度场分布及对流传热系数。根据模拟结果拟合得到气-固传热关联式,结果表明该关联式与褐煤干燥过程较吻合,可为工程实践提供理论指导。     

Heat and mass transfer model of a ground heat exchanger: validation and sensitivity analysis

Validation of ground heat exchanger (GHE) model is presented using the experimental data obtained for both single and double pipe horizontal GHE. Sensitivity analysis of the GHE model shows the influence of the variation in the soil thermal conductivity, specific heat and density on the thermal performance of a GHE. Finally, the thermal performance of a GHE is analysed using both heat and mass transfer models, and conduction only model, as well as the influence of the initial soil moisture content on the thermal performance of a GHE. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

热质渗透壁面饱和多孔介质通道流动与热质传递的数值模拟

利用数值模拟方法研究了多孔介质中存在温度梯度、浓度梯度并具有热质渗透壁面时的受迫对流对传热传质的影响。采用有限容积法在同位网格上离散控制多孔介质内流体流动与热质传递方程守恒方程(即N-S)，对流项采用二阶精度的QUICK格式，扩散项采用中心差分格式。利用SIMPLE算法求解压力和速度耦合问题。利用所发展的程序研究了在不同孔隙率，不同的温度、浓度边界条件下，流场、温度场和浓度场以及Nu和Sh的变化规律。