两种组合涡发生器强化螺旋通道换热性能的比较

采用CFD模拟方法比较两种组合涡发生器强化大高宽比矩形水平螺旋通道的换热特性,并进一步分析B形翼的无量纲间距δ'、无量纲长度l"对螺旋通道内流体流动和换热的影响,利用综合因子G表征了两组合涡发生器的综合强化效果.结果表明:A形翼与B形翼均能改善柱后流体的流动,可分别在柱后等距横截面上形成二次流的四涡结构和六涡结构,并可在定距柱后形成纵向涡,加速尾迹区与主流流体的混合,实现了强化传热; B形翼与A形翼组合涡发生器相比,B形翼的综合强化效果更好;在所研究范围内,δ'增大,B形翼涡发生器的强化换热能力逐渐减小,综合性能变差; l'越大,内置B形翼组合涡发生器的螺旋通道的Nu数和f越大,但Nu数和f的增速随l'值的变大而变缓,当l'=1. 0时该螺旋流道的综合强化性能最优.     

三角形翼形涡偶发生器对流换热特性实验研究

采用热质比拟萘升华技术对三角形翼形涡偶发生器的对流换热特性进行了实验研究.结果表明在矩形通道内安装三角形翼形涡偶发生器产生的涡旋,从1.1倍翼高到5.5倍翼高,努塞尔数平均衰减28.0%;在一定的雷诺数范围内,迎流冲击角对三角形翼形涡偶发生器对流换热特性有显著影响,并且存在一个最佳迎流冲击角45°.     

三角锥型纵向涡发生器强化换热性能数值分析

纵向涡发生器做为一种有效的被动式强化传热方法,因简单易于实现而得到广泛应用.文章采用三角锥型纵向涡发生器,通过FLUENT数值模拟软件对此纵向涡发生器的油浸式变压器散热片进行了数值模拟,分析研究了三角锥型纵向涡发生器攻角、高度及排列方式对变压器散热片散热能力的影响,并分析了影响机理.结果表明:自然对流情况下,在三角锥型纵向涡发生器的最佳攻角为90°和最佳高度为10 mm时,能够最大幅度提高自然对流换热效率,可提高其自然对流换热系数6.89％左右.     

冲压涡发生器对片式散热器散热的数值分析

为了提高散热器散热效果,在片式散热器空气侧冲压出涡流发生器.采用数值模拟的方法分析了在新油道结构下,涡发生器夹角、长度、宽度、间距、散热片间距对散热片散热量及对流换热系数的影响.按照工程实际要求,选择涡发生器制作的工艺条件为:涡发生器夹角60°,占油道宽度13.5 mm,涡发生器自身宽5 mm.当涡发生器间距在40~110 mm时,散热片散热量可提高16.15%~30.00%;当涡间距为50 mm、散热片间距为45~90 mm时,散热量可提高27.15%~55.72%.     

矩形通道内纵向涡发生器布置方式对流动传热的影响

对矩形通道内非对称布置矩形纵向涡发生器进行了数值模拟研究,得出了Re在500~2 000范围内非对称布置纵向涡发生器对空气的流动和换热特性的影响规律.结果表明:非对称布置纵向涡发生器比对称布置纵向涡发生器的Nu数仅减少了4%~6%,而阻力因子f减少了11%~12%,减阻效果非常明显.非对称布置纵向涡发生器的综合换热性能j/f比对称布置方式增加了5%~20%,表明非对称布置纵向涡发生器的综合换热性能更好.     

端壁VGJs对高亚音扩压叶栅内分离结构的影响

为揭示栅内射流旋涡发生器(vortex generator jets,VGJs)控制前后叶栅内部流动特性,本文根据拓扑学原理,对某高亚音压气机叶栅通道控制前后分离形态的变化进行了研究,并给出了其拓扑结构及旋涡结构模型,同时对控制前后损失特性变化进行了分析。计算结果表明:端壁射流旋涡发生器改变了流场的分离结构,有效推迟了吸力面侧的分离。加入流动控制后,奇点数目明显减少,端壁附面层横向迁移被有效抑制,通道涡、集中脱落涡被明显削弱,叶展中部的尾缘脱落涡基本消失,端壁损失以及叶型损失变化不大,二次流动损失明显降低,降低了38%。端壁射流旋涡发生器对叶栅中部影响较弱,因此,有必要采取端壁/吸力面组合流动控制进一步改善流场结构。     

纵向涡发生器攻角对翅片传热性能的影响

为了提高翅片式换热器的强化传热性能,对不同攻角的纵向涡发生器的翅片区域进行了研究.采用流体仿真软件FLUENT对发生器的翅片区域建立六面体网格模型,对不同攻角的纵向涡发生器的努塞尔数、阻力因子、综合性能分别进行数值分析和对比.结果显示:随着纵向涡发生器的攻角增加,纵向涡翅片的努塞尔数增强的越来越明显,其中纵向涡发生器攻角为45°的翅片努塞尔数最大;同时随着纵向涡发生器的攻角增加,阻力因子也随之增加;带纵向涡发生器的翅片的传热效果强于不带纵向涡发生器的翅片;通过比较综合评价因子,攻角为45°的纵向涡翅片在雷诺数为2000~6000内,综合性能最好.     

纵向涡发生器对圆形翅片管换热强化的影响

利用CFD计算软件FLUENT对带有纵向涡发生器的圆形翅片管的流体流动和传热过程进行数值模拟,并与普通圆形翅片管加以对比。结果表明,带有纵向涡发生器的翅片管换热效果明显优于普通翅片管。应用场协同原理解释认为,纵向涡发生器使流体速度和温度梯度之间夹角减小,改善了速度场和温度场的协同性,从而增强了换热效果。     

螺旋内肋管的流阻与换热特性实验研究

用实验方法研究了定常状态下,不同的肋高度和不同肋条数对螺旋内肋铜管内的流阻和换热特性的影响.螺旋内肋铜管内径为7 mm,内肋高为0和0.22 mm,0.24 mm和0.25 mm,肋条数为44和60,雷诺数在900~6 500范围之内.以无螺旋肋的光滑铜管作为基准,研究了螺旋内肋高和螺旋条数对换热效果及阻力的影响.结果表明:有螺旋肋的管内换热都得到了增强;螺旋肋高度为0.25 mm的铜管的换热效果明显大于其它两种肋高管的换热效果,肋高为0.22 mm和0.24 mm的内肋铜管的换热效果相当;肋的高度对阻力系数的影响却是随着肋高的增大而增大.螺旋肋的条数越大,阻力越大,换热效果也越好.     

变圆心角圆端形钢管混凝土轴压短柱承载力

制作4根变圆心角圆端形钢管混凝土短柱并进行轴压试验,分析了试件的极限承载力、破坏模式和变形能力,研究了钢管的圆端部与平直段对核心混凝土不同的约束作用。基于双剪统一强度理论和混凝土强弱分区,提出大变圆心角圆端形钢管混凝土轴压短柱承载力公式。结果表明:圆心角大于60°的变圆心角圆端形钢管混凝土轴压短柱承载力公式与文中和文献中实验结果吻合较好。在中部矩形高宽比为1的情况下,圆心角180°的构件承载力强于120°的,但延性较差,钢材强度的提升对构件极限承载力的提升较为明显。     

八边形翼攻角对翅片管空气侧流动与换热特性的影响

在传统翅片管上加装八边形翼涡发生器以强化传热。利用FLUENT软件对八边形翼翅片管模型进行了数值模拟,研究了不同雷诺数(Re)下八边形翼攻角(10°,20°,30°,40°)对翅片管空气侧流动与换热特性的影响。结果表明,八边形翼攻角对管后尾迹区换热影响显著;与平直翅片管相比,加装八边形翼的翅片管空气侧在不同攻角、Re下的平均努塞尔数(Nu)提高了13.1%~43.1%,相应的阻力系数(f)增加了6.9%~61.1%;通过对综合传热性能评价因子(PEC)的分析发现,在Re为862~3 735时,八边形翼攻角为20°的翅片管综合传热性能最佳。     

纵向涡发生器对强化传热的影响

纵向涡发生器可以产生纵向涡,而纵向涡可以影响流体的结构,进而可以影响它们的传热过程.通过使用FLUENT计算软件和粒子图像测试仪(PIV),采用数值模拟和实验来研究布置一种新型纵向涡发生器的流场的非定常流动特性及它对槽道的传热的影响.新型涡流发生器为高宽比为0.5的斜截椭圆柱体.数值计算所用的湍流模型为大涡模拟.将数值模拟和PIV实验结果进行比较,两者的涡量场等极为相似,证明数值模拟的计算准确性.模拟和实验表明:高宽比为0.5的斜截椭圆柱体可以产生纵向涡,可以提高槽道的对流换热系数,起到强化传热的作用.     

渗流条件下地埋管换热器热短路现象的数值研究

针对渗流条件下地埋管换热器受到热短路影响,导致夏季埋管出口水温上升以及换热量减少的现象,采取在进出水支管间加装隔热板的措施进行优化。通过对单U型地埋管换热性能的数值模拟,对比分析了加装隔热板前后的传热过程,并深入研究了隔热板的几何尺寸和安装位置对换热量的影响。结果表明：加装隔热板可有效抑制地埋管换热器的热短路现象,提高换热能力;隔热板宽度为120 mm时,U型地埋管换热器换热性能最优;隔热板高度取50 m时,换热器单位井深换热量最大,达到44.703 W/m;将隔热板安装在两支管中心向出水管侧偏移2 mm处,换热效果最佳。     

空冷单元风机出口导流板优化的数值模拟

空冷单元结构的优化对于提高空冷凝汽器的换热效果有着重要意义。针对600 MW直接空冷凝汽单元的典型结构,建立了在风机出口安装弓形导流板的空冷单元物理模型。为了对被安装导流板的倾角和宽度进行优化,利用FLUENT软件对加装不同倾角和不同宽度导流板的空冷单元内部流场分别进行了数值模拟,分析了导流板不同倾角和宽度对内部空气流动和传热特性的影响,得到了在该单元中加装弓形导流板的最佳倾斜角度和最佳宽度,为空冷单元结构的优化设计提供一定的参考依据。     

流动冲击角对流体绕流管束换热的影响

运用计算流体动力学软件FLUENT,对流动冲击角分别为45°、60°、75°和90°,流体绕流6排87根错排管束下的换热进行三维数值模拟.管束的纵向和横向管间距分别为9.5 mm和11 mm.考查管束的平均换热努赛尔数和模型进出口压降,并与茹卡乌斯卡斯的实验关联式进行对比.当雷诺数为5 000~20 000时,给出4种流动冲击角下管束换热努赛尔数的拟合公式,并对管周向局部换热特点进行细观分析.结果表明:湍流边界层在周向夹角为大约105°时从管壁面分离,此时换热最差;流动冲击角越大,管束的平均换热努赛尔数和模型进出口压降越大;流动冲击角为45°时综合换热性能较好.     

涡流发生器对风力机翼段动态失速影响

为研究翼型动态失速过程中,涡流发生器(VGs)对其气动特性和流场的影响,本文采用延迟分离涡模型对加装VGs的风力机翼型DU91-W2-250翼段动态失速进行了数值模拟,分析了VGs对深失速和轻失速转化过程的影响.结果表明:涡流发生器对动态失速有抑制作用,有显著的增升减阻效果,翼段下俯段的气动性能改善效果要好于上仰段.由...     

内螺旋管金属氢化物反应器吸氢过程数值分析及优化

针对金属氢化物反应器传热性能较差的问题,采用田口方法对内置螺旋换热管的氢化物反应器进行了优化研究。建立了金属氢化物反应器的三维多物理场耦合模型并采用COMSOL Multiphysics V4.4软件来求解。采用田口方法安排出具有代表性的螺旋结构参数组合,通过反应器模型计算得到各个组合的性能。结果表明：螺旋管的换热系数和换热面积都较大,因此内置螺旋管的氢化物反应器的性能较理想;随着螺旋数N和螺旋管直径do的增加,反应器的单位重量蓄热功率GHSR大大提高,而螺旋线直径D对反应器性能影响很小;最优的螺旋管参数组合为：D=32mm、N=6和do=8mm,相应的GHSR达到62.90W/kg。     

新型涡流发生器几何结构及换热计算关联式

通过对矩形风道内置有新型涡流发生器一斜截椭圆柱体强化传热性能和压降特性的实验研究,分析了不同雷诺数(Re=800~38000)工况下涡流发生器的几何尺寸和迎流方位对传热和压降的影响.实验结果表明:高宽比h/b=l/2的斜截椭圆柱体较好的几何尺寸和位置参数是斜边倾角α=20°,迎流攻角β=45°.这是马蹄涡和端部涡综合作用的结果.根据77个实验工况回归了斜截椭圆柱体涡流发生器强化换热的准则实验关联式,为工程应用提供了理论依据.实验采用了稳态的气水逆流换热方式,测温数据由HP34970A数据采集系统采集.     

仿生扑翼飞行器翅翼扭转机构设计

为了解决仿生扑翼飞行器翅翼的扭转机构难于实现悬停和后退动作等问题,建立了扑翼飞行器的空气动力学模型,采用曲柄摇杆机构和滑槽结构分别设计了机翼尾部可滑动调节拉杆机构和翅翼前端的转杆机构,得到了一种可实现悬停与后退复合运动的翅翼扭转机构.仿真结果表明:当扭转机构各杆件长度为5mm、12mm、86mm和90mm时,扭转机构摇杆角度调节范围为120°~200°,翅翼攻角变动范围为5°,线性度为8.36%;调节扭转机构摇杆角度实现翅翼扭转.     

矩形通道内纵向涡发生器作用下流场的PIV实验研究

利用PIV系统对矩形通道内布置纵向涡发生器时的二次流结构进行了测量,并与光通道的流动结构进行了比较.分析了组合翼、辅翼的布置位置和布置方式对流动结构的影响.实验结果表明,在光通道入口附近,由于地球自转作用空气产生整体旋转运动,随着流动的进行,旋涡强度减弱,最后形成多个小旋涡.与光通道相比,纵向涡发生器产生的旋涡强度及影...