同心套管式相变蓄热装置凝固过程的数值模拟

针对同心套管式相变蓄热装置模型,利用计算流体力学软件FLUENT中凝固/融化模型模拟了以硬脂酸作为相变材料时的凝固过程,在考虑液相区自然对流情况下得到了蓄热装置与热媒体耦合问题的温度场、液相体积分数随时间的变化情况,并分析了相变界面的变化规律.本文中的模拟结果与文献中的实验结果相对照吻合,具有应用的可行性.     

用于海水养殖的管壳式梯级相变蓄热装置内部传热特性的数值模拟研究

为了解决海水养殖中太阳能不连续、不稳定的蓄热问题,本文设计了可用于海水养殖行业的高效梯级相变蓄热器模型,并对其内部传热特性进行了数值模拟研究,分别对同一工况下每级PCM(PCM1、PCM2、PCM3)内部上中下三部分位置的传热特性进行了分析和讨论,同时还探究了梯级相变蓄热装置中每级PCM内相同位置的传热特性差异。结果表明:管壳式梯级相变蓄热装置在充热前期内部传热以热传导为主导,中后期以自然对流为主导;PCM上中下三部分都有较显著的传热差异,PCM3熔化速度较PCM2、PCM1快,PCM下部与中部之间的对流传热是影响换热器整体相变速率的关键。本文建立的管壳式梯级相变蓄热模型可为高效梯级相变蓄放热装置的结构设计提供依据,以推动高效梯级相变蓄热技术在海水养殖等行业的大规模应用。     

新型平板热管蓄热装置固—液相变过程数值模拟

本文建立了新型平板热管相变蓄热装置的模型,利用数值模拟软件Fluent 6.2.16对以石蜡作为相变材料的融化过程进行了详实的研究,得到了相变材料的温度场和液相体积分数随时间的变化情况,分析了相变界面的变化规律。同时对不同翅片尺寸、不同传热温差下的传热情况进行了对比,得到了其对传热过程的影响规律。     

室内自然对流数值模拟分析

研究建筑围护结构传热与流体流动综合作用下室内自然对流数值模拟,建立了一套同时在固体-流体区域整体求解连续性方程、动量方程和能量方程的数值模拟方法。具体分析了瑞利数变化范围为104到106时建筑围护结构传热对室内自然对流的影响。数值预测结果表明:该方法能够真实反映室内自然对流问题。为室内自然对流问题数值模拟找到了一种实用有效的方法。     

泡沫金属/石蜡复合相变材料蓄热过程的数值模拟

建立了矩形腔体内填充泡沫金属/石蜡的二维蓄热模型,运用体积平均理论建立了数学模型,模拟得出泡沫金属基体填充石蜡的融化过程温度场、流场及相界面移动规律,并比较了有无泡沫金属,不同孔隙率对石蜡融化过程的影响。     

方腔内不同偏心比圆管相变蓄热过程数值模拟

方腔内相变材料受热后由于自然对流作用导致熔化不均匀,为改善此状况,采用不同偏心比的圆管、Fluent中Solidification/Melting模型进行模拟,并对照文献中实验结果,分析不同偏心比圆管、无量纲管壁温度Ste数、无量纲相变材料初温G数对熔化影响。结果表明:当偏心率增加到0.25、0.5和0.75时,熔化时间分别减小了近1/3、1/2、2/3。Ste数从0.072增加到0.134和0.228时,熔化时间分别降低了1/8和1/5。当G数从0.36降到0.23和0.11时,熔化时间分别减少了1/10、1/5。     

相变储能地板辐射供暖系统蓄热性能数值模拟

以加装相变储热地板的建筑热环境控制为背景,采用Fluent软件对底部加装相变材料的低温热水辐射供暖二维方腔模型进行了数值模拟,该模型考虑变物性计算,并包含相变区及导热、固体壁面间辐射与自然对流的耦合换热。研究了相变材料的相变温度和导热系数对方腔内空气温度的影响。研究结果表明,提高相变材料的导热系数可使供暖系统的热惰性减弱,即加快单位时间方腔内空气的温升。拟合出了相变温度与方腔内空气温度的关系式。提出了一种新型地板蓄热结构,可加快方腔内空气温升,还可实现能源利用多元化。     

多相变材料蓄热器蓄热特性数值模拟研究

本文基于单蓄热介质套管式蓄热器蓄热过程中换热流体沿流向的温度分布特点,提出了多相变材料套管式蓄热器,并采用数值模拟的方法研究了该蓄热器的蓄热过程特性,分析了蓄热过程中换热流体沿流向的温度变化特性,蓄热材料的熔化及温度分布特性。与单蓄热介质(切片石腊)相比,多相变材料(切片石腊和石蜡C16)蓄热器换热流体出口温度降低了38%,且达到相同液相率时其蓄热时间缩短了15%。结果表明,在蓄热时,相变材料的熔化温度随换热流体温度降低而相应降低将有利于提高蓄热速率、增大单位时间内的蓄热能力。     

室内空气自然对流换热的数值模拟研究

应用PHOENICS软件对自然对流换热条件下室内空气温度场和速度场进行了数值模拟，并对温度场的模拟结果进行了实验验证。结果表明，模拟计算值与实验值吻合得较好。     

高温相变蓄热装置传热性能分析

储能技术在提高能源综合利用效率方面有着不可代替的作用,它不仅可以充分满足装置和系统在供电方面的实际需求,而且可以有效解决供电在时间和空间上的矛盾,从而极大的提高能源综合利用率。一般来说,相变蓄热装置的性能主要取决于工作过程中的热传递环节,并有效的改善和调节相变蓄热装置的性能。笔者在本文将简单阐述高温相变蓄热的主要类别,并根据蓄热器的工作原理进行一定的数值模拟实验,进而分析高温相变蓄热装置的传热性能。     

电加热相变蓄热地板供暖房间热特性数值模拟与分析

介绍了电加热相变蓄热地板供暖的优点，综合考虑室外气象因素、室内辐射特性和相变材料自身的热物性建立了电加热相变蓄热地板供暖系统的计算模型。比较了相变蓄热地板与传统散热器供暖的热舒适性和能耗，结果表明相变蓄热地板能够改善室内热舒适性和降低能耗。     

肋片长度对相变材料熔化过程影响的数值模拟

通过数值模拟研究了三套管式相变蓄热器的纵向肋片长度对熔化速率的影响.为得出更精确的结论,以对蓄热器结构优化有更实际的指导意义,将肋片长度在一个较小范围内进行了划分,设置了7种肋片长度的蓄热器,同时将模拟结果与光管蓄热器进行对比.结果表明,相较于光管蓄热器,增加纵向直肋可以有效提高熔化速率,且肋片长度越大熔化时间越短,但存在一临界肋片长度.临界肋片长度可作为优化套管式蓄热器结构的重要参考方向.     

壳管式相变储能单元蓄热性能的数值模拟研究

以一种壳管式相变储能单元为研究对象,其中石蜡作为相变材料,水作为换热流体,综合考虑蓄热过程中的显热储能和潜热储能过程,通过Simulink集成了动态储能过程模型并对其进行求解,将模拟结果分别与文献的模拟和实验结果进行对比,表明显热储能过程模拟结果和模拟结果的出口温度平均误差为1.83%;潜热储能过程模拟结果和实验结果的出口温度和融化程度平均误差分别为:0.70%和3.66%。本文使用相变材料的出口温度、充能完成时间、液相百分比和储能速率作为研究系统的性能指标,并模拟仿真不同换热流体进口温度和质量流量对系统性能的影响,换热流体进口温度从75℃增加到90℃,充能完成时间减少了37.6%,储能速率平均增加了63.3%;质量流量从0.07 kg·min-1增加到0.22 kg·min-1,充能完成时间减少了27.5%,预热阶段储能速率随着质量流量的增加而增加,相变潜热蓄热阶段质量流量对储能速率的影响不是很明显,过热阶段储能速率随着质量流量的增加而减少。     

同心套管相变蓄热装置内管数量的优化模拟

以石蜡作为相变材料,在填充率一定的前提下,分析同心套管相变蓄热装置(以下简称蓄热装置)内管数量对石蜡熔化过程的影响。以4内管为基准,考虑石蜡熔化时间、单位长度内管换热面积,确定最优的内管数量。石蜡的温度变化先快后慢,最后趋于稳定。时间相同时,内管数量越多,石蜡平均温度越高。相同时间,不同内管数量蓄热装置横截面的石蜡液相率均呈上大下小。相同时间,内管数量越大,蓄热装置内未熔化的石蜡越少。在石蜡液相率趋于稳定前,内管数量越多,相同时间石蜡液相率越大。蓄热装置的最优内管数量为10。     

不同热源位置下室内自然对流换热数值模拟

以不同热源位置下室内自然对流换热过程为研究对象,采用有限容积数值方法对质量守恒方程、能量守恒方程进行离散求解,研究了瑞利数Ra在10 3~10 6之间,不同热源位置情况下,室内的流体流线、等温线的分布特征和Nu数的变化。分析结果表明：Ra=10 3时,等温线以热源为中心向外扩散呈均匀拱形,随着Ra数的增加,等温线逐渐弯曲变形,在冷壁和热壁附近形成薄边界层;流线呈现为两个反向对称的涡,随着Ra的增大,涡的大小改变并发生运动;Ra=10 3时,D=0情况下的Nu最大;热源的位置对换热量的影响较大,D=0.5时,Nu数曲线最陡,D=0时最平缓;Nu数与Ra数呈幂数关系,拟合的线性相关性可达90%。结论为研究室内复杂传热机理提供理论依据。     

相变材料球蓄热槽放热特性的数值分析

用数值模拟的方法，将填充了相变材料球的蓄热槽内部划分为蓄热体和热媒体两个计算区域，分别建立数学模型，解决了两区求解时互为条件的耦合问题，并应用焓法计算蓄热体内部的相变过程，得出了与国外实验结果吻合的结果。     

管壳式换热器管内流动的数值模拟及试验研究

应用Fluent软件,建立了冷凝式燃气壁挂炉的管壳式潜热换热器的三维四面体网格模型。采用CFD和k-ε湍流模型进行模拟计算,得到了有代表性的管内流速分布及其相关结果。通过添加均流板以及开孔布置和尺寸的优化,使管内流速分布的均匀性得到改善。     

倾斜封闭方腔内自然对流换热的数值模拟

利用一区域数学模型,采用有限元法对二维倾斜封闭方腔内自然对流换热现象进行了研究。通过数值模拟得到了倾斜封闭方腔内的流场、温度场、高温壁面局部Nusselt数和平均Nusselt数,着重分析倾斜角θ和Ra数对封闭方腔内自然对流换热的影响。再根据数值模拟结果获得对自然对流换热产生积极影响的最佳倾斜角度θ和Ra数。     

高温相变电蓄热供暖装置的研究

对比了目前北方几种常见的供暖方式,总结了电蓄热供暖的特点。采用铝硅合金作为相变材料,设计了一种高温相变电蓄热供暖装置,并对其蓄热和热能输出特性进行了研究分析。     

污垢对管壳式换热器的影响

分析了污垢对管壳式换热器的热动力性能及换热器设计计算的影响,讨论了污垢热阻估算方法和流体流动方式的选择。