铝制双波纹板束传热与流动的数值模拟和试验研究

本文利用FLUENT软件对一种用于气-气换热的铝制全焊式双波纹板式换热器的板束传热与流动性能进行数值模拟。分别模拟了304不锈钢制和5052铝合金制双波纹板束模型在不同流速下的传热情况,进行对比分析;对提出的优化模型即"1/4周期平行叠放"模型在不同流速下的传热情况进行数值模拟,并与对顶模型对比。同时对铝制双波纹板式换热器进行传热试验,验证数值模拟的合理性。研究结果表明:5052铝合金可以替代不锈钢作为板式换热器板片的制造材料,以节约制造成本、减轻换热器质量;"1/4周期平行叠放"模型可以增加对冷热介质流动的扰动程度,增大流体湍流强度;其换热系数是热侧对顶模型板束的1.35倍,热侧压降是其1.4倍。     

纯电动汽车锂电池组液冷散热系统的设计与仿真

基于对某纯电动汽车锂电池组参数选型而确定1P105S电池单元布局形式,设计了宽式和窄式两种液冷散热流道,并于1.5C充放电倍率时分别在25℃、45℃环境温度下对该电池组进行了温度场仿真以及在0.5m/s和1m/s入口流速下对流道流体进行了速度场仿真,结果表明：仿真与试验数据吻合良好;在相同温度、入口流速下,窄式流道液冷散热系统有更好的散热效果;窄式流道内部流体温度均匀性更好,可更好地降低电池组内部温差;窄式流道内部流体最高流速更高,冷却液流动性更剧烈,可带来更高的换热效率;当环境温度达45℃时,电池组温差超过5℃,可能会降低锂电池组性能、缩短循环使用寿命,需进一步改进液冷散热系统。     

颗粒填充平行平板间流动与换热的边壁效应试验研究

考察了平行平板间流动与换热的边壁效应影响,测量了颗粒填充通道壁面温度分布,从而明确了板面开槽对流动和传热的作用机制。相同雷诺数的槽板平均表面换热系数是平板的2~3倍,同时减小了流动阻力。试验结果说明,开槽宽度与颗粒直径之间存在最佳组合。这为开发新型高效填充结构换热器提供了基础性的试验数据。     

新型板式热交换器导流区数值模拟研究

建立了不同导流区结构的换热板片及其流道模型,并提出一种新型弧形导流区结构的换热板片及其流道,利用计算流体力学软件对流道内流体的流动和传热进行了数值模拟,分析了流道内的速度场、温度场和压力场。结果表明,新型导流区结构换热板片间的流体分布更均匀,在保持良好的传热性能情况下,压力损失明显降低。     

层次脉状结构液冷均温板优化设计研究

由于耐热型植物具有良好的传热传质能力,结合流道拓扑优化设计和耐热型植物高级脉序的叶脉结构特征,提出一种层次脉状结构液冷均温板的设计方法。以热交换最大和流阻最小为目标开展主流道拓扑优化设计,提取胡杨叶高级脉序的结构特征,形成液冷均温板的次流道。定义结构像素密度作为描述次流道中孔的密度参数,分析其对层次脉状结构液冷均温板的传热传质性能的影响。研究结果表明,层次脉状结构的液冷流道具有较小的流阻和良好的均温性,同时主、次流道尺寸存在最优匹配。进一步研究胡杨叶脉的分布规律,发现液冷板主、次流道尺寸最优匹配规律与胡杨叶低、高级脉序尺寸匹配规律相近。研究结果不仅为液冷均温板的设计提供新思路,而且验证了耐热植物叶脉结构特征对其传热传质性能产生的正面影响。最后加工液冷板,通过试验验证了设计方法的有效性及数值模拟的准确性。     

双金属轧片式翅片管管外对流换热准则关系式研究

双金属轧制翅片管以其优良的传热性能、机械性能和耐腐蚀性能在许多工业领域，特别是炼油、化工、发电行业得到了广泛应用。影响双金属轧片式翅片管的传热性能的一个重要因素是管外气体一侧的对流换热系数。本文对双金属轧片式翅片管管外对流换热系数准测进行了研究，得到了一个精度较高的适用于各种规格双金属轧片式翅片管的通用的管外对流换热系数准则关系式。     

对流换热系数的一种分离方法

一、前言对流换热系数是表征流体对流换热强度的参数,确定该参数是对流换热的中心问题。它可从传热原理上分析换热器传热过程的薄弱环节,以便改善结构参数,进行优化设计。这是提高换热器传热性能的有效途径。     

塑料薄膜与流延辊换热过程的模拟分析

为实现流延辊辊面温度场的均匀性和稳定性,保证塑料薄膜的高质生产,应用F luent软件对双向回流式螺旋流道的流延辊的换热过程进行了数值模拟;分析了流延膜在流延辊上冷却时的导热、对流、辐射综合的非稳态传热过程,了解了流延膜冷却过程中的传热机理,得出了流延辊内部流道结构、冷却水的流量对流延辊换热强度的影响趋势。研究结果表明,该研究可以为流延辊结构的合理设计、流道参数的优化提供指导。     

高功率组件流道散热器结构形态对散热性能的影响分析

为深入研究高热耗散工况下液冷流道散热器结构形态对发射机柜功率组件散热性能的影响，借助工程热仿真平台建立了可靠切实的功率组件数值模型，从散热器形态包络和入出口角位两个维度综合研判组件内部功率管底层散热器最优结构形态，优化得到了合理的流道散热器结构设计参数，为今后同类散热器流道热设计拓展了非线性散热包络的工程参考。     

鼓泡式换热器的研制

鼓泡式换热器是一种高效、紧凑换热器。其换热元件由金属薄板组对缝焊(或点焊)后液压成型或预成型后缝焊而成,其对流换热系数比光滑圆管提高20～200%。本文主要介绍鼓泡式换热器的结构设计、传热元件制造工艺、传热性能及应用。     

Modeling of laminar forced convection in spherical-pebble packed beds

There are many parameters that have significant effects on forced convection heat transfer in packed beds, including Reynolds and Prandtl numbers of flow, porosity, pebble geometry, local flow conditions, wall and end effects. In addition, there have been many experimental investigations on forced convection heat transfer in packed beds and each have studied the effect of some of these parameters. Yet, there is not a reliable correlation that includes the effect of main parameters; at the same time, the prediction of precise correct limits for very low and high Reynolds numbers is off hand. In this article a general well-known model of convection heat transfer from isothermal bodies, next to some previous reliable experimental data has been used as a basis for a more comprehensive and accurate correlation to calculate the laminar constant temperature pebble-fluid forced convection heat transfer in a homogeneous saturated bed with spherical pebbles. Finally, for corroboration, the present results are compared with previous works and show a very good agreement for laminar flows at any Prandtl number and all porosities.     

3D打印三层微通道冷板的综合特性研究

3D打印技术在快速成型和制造复杂结构零件方面具有巨大的优势.文中采用3D打印工艺制备了3种微通道散热器,分别是2种开放型的单层微通道和1种封闭型的三层微通道.对三层微通道散热器(Three-Layered Microchannel Heat Sink,TLMHS)的力学性能进行了压力测试.通过实验和数值仿真研究了50～...     

复合中空热管传热性能研究

为了解决工业中的大量低品质烟气余热的回收利用和烟气酸露点腐蚀导致设备容易失效的工程问题,提出了一种复合中空热管传热元件,介绍了其结构及工作原理;对其内部传热机理进行了分析,并对其启动特性、等温性能和传热性能进行了试验研究。研究结果表明:复合中空热管在外管壁温度30℃时,加热时间2 min之内就能正常快速启动工作;在自然空气对流冷却条件下,具有较好的等温特性;复合中空热管的传热系数随着冷却水雷诺数的增加而增加;在加热蒸汽温度低于125℃的低温蒸汽加热条件下,当冷却水的雷诺数为6650时,复合中空热管的传热系数为1350W/(m2.℃)。试验研究结果为复合中空热管换热器的工程应用提供了基础。     

新型单圆锥体热沉单孔射流散热数值模拟*

射流冷却是高热流密度换热的有效方法之一,其热沉形状是影响换热的关键因素。提出一种新型圆锥体热沉,应用RNG k-ε湍流模型,对新型单圆锥体热沉进行单孔水冷散热数值模拟,并进行试验验证。结果表明：单圆锥体热沉的散热效果明显强于常规平板热沉,前者的射流流体域比后者多一个转折区,转折区内存在二次冲击,使换热得到强化。雷诺数越大,圆锥体热沉散热性能越优异;在不同锥角(15°~60°)的单圆锥体热沉传热模拟中,当锥角在45°左右时,热沉表面的平均努塞尔数数最高;圆锥体底面直径d₁和射流孔直径d比值在1~3范围内,数在比值为2.5左右达到最大值;射流高度H与射流孔直径d比值在5左右时,数趋于最大。     

螺旋扁管冷凝器强化传热评价与应用

提出了螺旋扁管强化传热评价指标.通过实验,得出了螺旋扁管强化传热及阻力性能特性.结果表明,在较低Re下螺旋扁管强化传热效果较好,在传热的同时,使流动阻力系数增大,其增长幅度基本上与传热系数增长幅度相同.     

The forced convection flow over a flat plate with finite length with a constant convective boundary condition

The flow of a fluid past a flat plate of finite length and infinite width (two-dimensional flow) is considered. The plate is heated by convection from a fluid with constant temperature T _f with a constant heat transfer coefficient h _f . In all previous works, the problem was considered using boundary layer theory whereas, in the present work, the solution is based on the full Navier-Stokes equations. The problem is investigated numerically with a finite volume method using the commercial code ANSYS FLUENT. The governing parameters are the Reynolds number, the new heat transfer parameter, and the Prandtl number. In addition, the influence of these three parameters on the temperature field is investigated. It is found that high Reynolds and high Prandtl numbers the wall temperature increases along the plate. They reach a maximum near the trailing edge then decrease. The same occurs as the heat transfer parameter increases. When the Reynolds and Prandtl numbers are low, the plate temperature tends to become symmetric, with a maximum at the middle of the plate. The temperature profiles become thicker as the Reynolds number and the Prandtl number is reduced while the temperature profiles become thicker as the heat transfer parameter increases.     

矩形带肋通道中蒸汽与空气换热特性比较试验研究

模拟实际燃气轮机叶片内冷通道几何及传热结构,研究了蒸汽和空气在两面带有肋片的矩形通道中当雷诺数为10000⁸0000时的换热和摩擦特性。试验通道宽高比(肋片在宽面上)为0.5,肋间距p/e为10,通道阻塞比为0.047,试验通道长度L为1000mm。试验结果显示,蒸汽和空气在带肋通道中的平均换热系数,平均摩擦系数和换热性能随雷诺数的变化趋势几乎相同;在相同试验条件下,蒸汽在带肋通道中的平均换热系数比空气高30.2%,平均摩擦系数比空气高18.4%;蒸汽在带肋通道带肋面和光滑面上的换热性能比空气分别高8.4%和7.3%。     

非均匀热流下功率模块微小通道热沉传热特性研究

针对飞行器大功率电动舵机伺服系统功率模块内各器件发热损耗不同引起温度不均的问题,开展非均匀热流下微小通道热沉传热特性分析。依据功率模块三相桥电路的实际构型和工作特点,在数值计算方法和网格无关性验证基础上,利用FLUENT建立多种结构微小通道热沉的数值模型,对冷却通道在高、低热流区的典型周向传热特性及热沉总体性能进行探讨。研究发现,相同通道截面下,各通道圆周方向壁温呈非均匀分布,但不同通道的相同位置处局部传热系数较为一致;对于等流通面积的变截面冷却通道,通道数量及结构对局部传热影响突出。非均匀热流分布和通道流向、通道构型相匹配有助于改善基底均温性,渐缩通道构型和小截面多通道构型强化传热优势明显,具有较低热阻和较好均温性。     

均热板散热器的传热特性实验研究

为了研究通信设备不同应用场景中散热器传热性能,设计了内嵌均热板散热器、复合芯均热板散热器和金属丝网吸热芯均热板散热器３种不同类型的散热器,针对不同风速、不同放置方向（重力因素）对３种均热板散热器的传热性能进行了实验研究。实验结果表明,在不考虑重力因素的情况下,复合芯均热板散热器具有较好的传热性能,而放置方向（重力因素）对复合芯均热板散热器和单一粉末烧结吸热芯均热板散热器的传热性能影响较大,在散热器设计选型时需要重点考虑均热板散热器的实际应用场景。     

带有方形肋及双倾斜肋片的细通道内流动、传热和熵产分析

为了探究带有方形肋及双倾斜肋片细通道的流动换热及熵产特性,设计了2种带有方形肋及双倾斜肋片的组合细通道(MCDS-L, MCDS-R),然后采用数值模拟的方法分析其流动特性、传热特性和熵产特性,并将其分析结果同2种方形肋细通道(MCS-L, MCS-R)和一种双倾斜肋片细通道(MCD)进行对比。结果表明,在所研究的雷诺数范围内,组合通道的摩擦阻力系数基本一致且均高于其他3组通道(MCS-L, MCS-R, MCD) 。此外,组合通道的努塞尔数均高于其他3组通道,而熵产增大数均低于其他3组通道。其中,MCDS-L通道的努塞尔数最大,熵产增大数最低。表明MCDS-L通道的换热效果最佳,能量的综合利用程度最高。研究成果为微细通道热沉的设计提供参考。