内置转子强化管抗污垢性能数值模拟

采用数值模拟方法研究光管及内置螺旋叶片转子强化管的抗污垢性能,得到换热管颗粒污垢体积分数分布,研究流体流速对强化管抗污垢性能的影响.结果表明:与在相同条件下的光管相比,强化管管内沉积的污垢明显减少;由于颗粒自身重力影响,底部沉积的污垢体积分数高于换热管顶部;随着流体流速的增加,强化管底部的颗粒污垢体积分数有所减小,顶部的颗粒污垢体积分数有所增大,并且强化管的颗粒污垢体积分数不断趋近于入口处设置的颗粒污垢体积分数.     

不同形状换热管传热性能的CFD模拟及优化选型

针对一个工业换热器管程传热强化的要求,提出基于CFD模拟的换热管选型及其结构优化方法。选择普通圆管、扁管、螺旋扭曲扁管和内置扭带圆管4种不同形状的强化传热管为考察对象,借助流体力学模拟软件Fluent6.3,对不同传热管的内部参数分布、传热系数、压降大小和综合效果等进行了模拟和比较分析,结果表明螺旋扭曲扁管的综合传热效果最佳,其中传热系数比普通圆管提高了3倍,压降小于0.5 MPa,可满足工业换热器强化传热改进的要求。通过模拟取得了螺旋扭曲扁管适宜的结构参数范围,其中扭曲程度5~15,扁度为2~2.6,通过分析管内流场的分布,证明这种特殊结构换热管对流体湍动程度和传热效果有显著强化作用。     

人字形波纹板式换热器性能数值模拟的研究

基于简化模型的计算结果难以准确描述换热器内完整的流体流动和换热特性.为此,本文建立与人字形波纹板片完全相同的,含分配区和传热区冷热双流道换热的计算模型,用计算流体力学软件Fluent 6.3,数值模拟4组不同名义速度下流体的流动和换热情况.分析流道内速度场和温度场发现,进口分配区对流体流动分布和换热都有显著影响,还将流体在流道内的流动情况详细描述.两侧流体的压降和进出口温差的计算值与实验值的误差小于6%,较准确地反映了换热器内整体的流动和换热特性,可直接用于研究板式换热器的性能,具有一定的工程实际意义.     

传热与流动的数值计算与彩色图象显示

本文介绍了在应用计算机进行传热与流动过程数值模拟与彩色图象显示方面的一些初步结果,其中包括一维稳态热传导、一维不稳态热传导、二维稳态热传导、二维充分发展通道内的传热与流动、扩散火焰的发展以及流体中夹带颗粒运动的数值分析与显示等。     

涡轮叶片凸包强化传热的数值仿真研究

为了提高发动机高温涡轮叶片的冷却效率,延长使用时间,通过增强换热技术,采用数值仿真计算方法,在Realizable k-ε湍流模型上对球形凸包壁面的光滑矩形通道进行了换热特性研究,分析了凸包区域流场特性以及导致凸包区域换热增强的机理.在Re=20000 ～60000的范围内比较了三种不同凸包深度的换热性能,研究了凸包深度对换热和流阻的影响,计算结果表明随着凸包深度增加,换热增强因子和流阻增大因子增加,平均综合换热性能也有所增强.计算数据显示Re数对凸包壁面的换热增强因子和阻力增大因子的影响相对较小,对平均综合传热性能的影响也相对较小.仿真结果验证-了仿真模型可为增强换热性能设计提供依据.     

换热网络数值模拟稳定性分析

换热网络的数值模拟在换热网络的定量分析中起着重要作用。但在模拟计算中,有时表现出数值稳定性差。提高数值稳定性的方法,目前多通过改善算法来实现。本文通过对换热网络数值模拟的误差分析,提出了误差放大因子的概念,并依此选择迭代变量。通过对迭代变量的选择,达到提高换热网络数值模拟稳定性的目的。     

文丘里管中空化流场的数值模拟

基于FLUENT软件,采用标准k-ε模型和空化泡动力学模型,对三种不同几何形状的文丘里管内空化流场进行数值模拟,计算了文丘里管内空化区的空化数、压力分布和汽含率分布,研究了操作条件、文丘里管的结构形式对空化效果的影响。结果表明,理论计算的空化区汽含率分布与实验拍摄的空化云雾区图像有较好的吻合性;水力空化装置的操作条件,以及文丘里管的结构形式对空化效果有着明显的影响。     

拉瓦尔喷管流固耦合换热数值模拟

针对颗粒的存在引起喷管内流场变化,进而对喷管热防护性能产生影响的问题,基于计算流体动力学(CFD)方法,建立了欧拉-欧拉两相流数值模型,利用软件Fluent对喷管两相流场进行了模拟,并以两相流流场计算结果为热边界条件,对喷管热防护层进行了瞬态换热数值计算,比较了有无颗粒两种状态下的流场分布情况,并获得了喷管整体结构温度场的分布规律.仿真结果表明,在发动机工作过程中,颗粒的存在使喷管内流场结构发生变化,导致燃气流速降低,温度升高,且喷管内壁逐渐向外壁传递热量,进一步影响喷管热防护性能,研究结果可为发动机喷管部件热防护设计提供参考.     

粉煤灰传热的影响研究

近年来国内外竞相开展利用粉煤灰等制备保温材料的研发工作,以粉煤灰传热为研究对象,对粉煤灰内的流场、温度场、高温壁面平均努谢尔数Nu进行研究;采用整场求解法方法进行数值求解,对网格的独立性和计算过程进行了验证;得到了粉煤灰传热一些基本数据,分析了粉煤灰温度场和流场随瑞利数Ra的变化规律。研究结果表明:随着Ra增加,开始流线均匀分布为一个顺时针大窝,逐渐变化为流线集中分布在流场外侧,而在中央基本上保持静止状态;当Ra很小时,无量纲等值线近似于平行高低温壁面的垂直线,随着Ra数逐渐增大,对应的温度等值线近似呈高温至低温的线性变化趋势;Ra小于10~5时,高温壁面Nu基本为2.37～3.31的定值;高温壁面底部努谢尔数Nu数大,最大值为30.8,上部Nu数小,最小值为1.19。     

高效换热器换热管失效原因及预防措施

在石油化工企业生产的过程中,换热器的使用有着十分重要的意义,它的质量问题及运行状态直接影响化工产品的生产质量和效率。本文介绍了换热器在化工厂中的作用,失效的高效换热器换热管检查方法,并对失效原因进行了分析,提出了预防高效换热器换热管失效的措施。     

横向效应增强型侵彻弹横向增效机理数值模拟

为研究横向效应增强型侵彻弹（Penetrator with Enhanced Lateral Effects,PELE）的爆炸特性,采用AUTODYN-2D和无网格SPH算法建立弹体和弹靶的计算模型并模拟PELE侵彻铝合金靶的过程;通过不同的弹芯材料研究PELE侵彻铝合金靶后的飞散特性.结果表明,在PELE侵彻靶板过程中,弹芯被高度压缩从而产生巨大的压力,导致弹体在侵彻过程中就开始破碎并侧向飞散;在穿透靶板后由于弹体内产生的拉伸应力波导致弹体继续破碎,破片以一定的飞散角度向前飞行,飞散角度超过50°,对靶后目标具有较大的杀伤范围.     

微通道换热器的数值模拟和结构优化

为提高微通道换热器的换热效率,利用COMSOL耦合求解流动和传热方程,对微通道换热器换热特征进行数值模拟.通过分析微通道换热器的温度、微通道的入口与出口的压差以及微通道换热器的总热阻等参数,对其换热性能进行评估.优化微换热器的几何结构可以有效提高换热性能.数值模拟结果表明：当微通道的高宽比为0.8、微通道与间隔的宽度比为0.6、微通道数为71时热阻最小,换热性能最佳.     

基于聚四氟乙烯表面滴状冷凝的传热分析

表面材料对滴状冷凝传热影响很大,本文建立聚四氟乙烯复合材料表面传热的数学物理模型,分析滴状冷凝的传热机理,计算表面液滴和液膜的冷凝传热,获得冷凝面的总传热系数.应用ANSYS软件模拟液滴,液膜传热,液膜区换热对整体滴状冷凝影响很大.     

微流体温度控制器的数值模拟与特性分析

为了满足微电子封装过程对器件温度变化的精确控制,提出一种快速升降温的微型流体温度控制器,并采用流体力学软件FLUENT对温度控制器的液体—固体—空气一体化的流动—热传导过程进行数值模拟。在给定进口液体温度变化特征的情况下,通过数值分析考察控制器表面温度对进口液体温度变化的响应特性,包括时间跟随性(传热灵敏度)和温度变化振幅的衰减率(传热效率)。考察了控制器结构尺度、进口液体速度、温度变化波形、周期等参数对温度控制器的特性影响。结果表明:控制器厚度增加,控制器表面温度变化幅值衰减增大;控制器进口流速大,控制器表面温度变化幅值衰减率小;进口液体温度变化周期短,传感器表面温度变化幅值衰减增大;进口温度变化方形波的传热效率大于三角波形;传感器表面温度变化周期与进口温度周期相同,但存在相位差。     

降膜蒸发过程的数值模拟和传热传质分析

利用CFD软件对逆流降膜蒸发过程进行了实验模拟研究,研究了速度边界层、热边界层和浓度边界层的变化对降膜蒸发传热传质特性的影响规律;通过建立一维逆流降膜蒸发的数学方程编程求解出了对流传热传质的Nu数和Sh数,利用Fluent软件模拟出的实验结果采用回归分析得出了气液流量比Raw、流道的长宽比αL、空气进口无量纲温度θai以及空气进口Re数与Nu数、Sh数之间的无量纲关系式,可为降膜蒸发换热器的设计提供参考。     

管程扰流传热与阻力实验中的特征长度

以管程扰流雷诺数、努塞尔数和达尔西阻力因数中的特征长度为切入点,结合各特征数的物理意义提出管程扰流特征长度选取准则.指出管程扰流有动态扰流和静态扰流之分,应选取不同的特征长度.进而结合管程转子组合式强化传热与自清洁装置"洁能芯"的传热和阻力实验,将不同特征长度条件下的实验数据处理结果进行比较讨论,验证管程扰流特征长度选取准则,同时也阐述转子组合式强化传热装置"洁能芯"的强化传热与阻力特性.实验表明,当21 000≤Re≤56 000,与光滑圆管相比,"洁能芯"使得管程努塞尔数提高15%-20%,总传热系数提高约20%,达尔西阻力因数约为光管的3倍-5倍.实验中特征速度和定性温度分别为管程平均流速和平均温度.所提出的管程扰流特征长度选取准则对于内插件管程扰流强化传热技术具有普遍的参考价值.