新型矩形翼纵向涡发生器流动与换热实验研究

在矩形翼的侧面粘贴一个小矩形辅翼,构成一种新型矩形翼纵向涡发生器,称为组合翼。在压力损失相等的条件下,通过实验比较了矩形通道内组合翼与原始矩形翼纵向涡发生器的流动与换热特性。结果表明:对于原始矩形翼,其最佳攻角为45°;与矩形翼相比,组合翼的换热明显增强,且阻力系数减小,尤其当辅翼布置在矩形翼的上游时换热增强与阻力系数减小效果更加明显;研究范围内,辅翼攻角为30°时的流动与传热综合效果最佳。     

纵向涡强化竖直平板自然对流换热的实验研究

对纵向涡强化竖直平板自然对流换热进行了实验研究。结果表明，在一定的Rayleigh数范围内，直角三角翼纵向涡发生器的攻角、翼高、翼宽等几何参数是影响强化换热的主要因素。存在最佳攻角；宽高比一定时，翼高和翼宽的变化会影响换热的效果。发现在直角三角翼阵列中前排直角三角翼产生的纵向涡可以强化后排直角三角翼纵向涡的换热。将直角三角翼与矩形低肋换热表面的性能作了对比性实验，在其他条件相同的情况下，直角三角翼强化换热的效果优于矩形低肋。     

纵向涡强化换热的优化设计及机理分析

对带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器空气侧表面的换热和流动特性进行了三维数值模拟.深入分析了纵向涡对流场和温度场的影响,并通过场协同原理揭示了纵向涡强化换热的根本机理,即减小了速度和温度梯度之间的夹角,改善了速度场和温度场的协同性.在此基础上,对纵向涡发生器的布置位置(上游布置和下游布置)和纵向涡发生器的攻角α(15°,30°,45°,60°)进行了优化设计.结果表明:当纵向涡发生器布置于换热管下游时,具有更好的强化换热能力;在纵向涡发生器采用下游布置的前提下,当纵向涡发生器的攻角α=30°时,具有最佳的强化换热能力.     

通道内柔性体流固耦合对流动和换热的影响

以新型冲孔矩形涡流发生器流道内的流动与换热为背景,模拟了流道内插柔性体的流固耦合对流换热过程,研究柔性体涡流发生器的振荡对通道内涡量场及其换热性能的影响,探究通道内柔性体流固耦合强化换热的机理。结果表明:柔性体在变形过程中会使流场中产生尾涡,且当其在一个拍打周期内达到最大弯曲程度时,尾涡会在后缘脱落到尾流中,使得冷、热流体剧烈掺混,从而起到强化换热的作用;随着Re的增大,换热强度提高得更快,在Re=3 000时通道中安装单个柔性体涡流发生器可以使通道对流换热强度提高39.4%。     

多排纵向涡发生器强化竖直平板自然对流换热的实验研究

对多排纵向涡发生器对竖直平板自然对流的强化效果进行了研究。结果表明，在一定Rayleigh数范围内，直角三角翼纵向涡发生器的翼高、翼宽以及多排布置的阵列方式是影响强化换热的主要因素。在高宽比一定的情况下，存在最佳翼高。发现多排布置时LVG阵列方式的不同会影响换热效果；且要使得整个板的强化换热效果达到最佳，应选择沿竖直发热板长度方向间隔的布置多排LVG，并适当拉大间隔距离。     

矩形通道内八边形翼纵向涡发生器强化传热的试验研究

在矩形翼的基础上,提出一种新型的八边形翼纵向涡发生器.在矩形通道内,通过试验比较了矩形翼和八边形翼纵向涡发生器的流动与传热特性.分别在Re相同和阻力损失相同的条件下,分析了不同纵向涡发生器的强化传热效果.结果表明:与矩形翼相比,八边形翼纵向涡发生器的强化传热效果更好,而阻力系数没有明显增加;在阻力损失相同的条件下,矩形翼和八边形翼纵向涡发生器的传热增强率小于在Re相同时的传热增强率.     

不同工况下冲孔矩形翼涡流发生器的纳米氧化镁颗粒污垢特性

为了研究不同工况情况下冲孔矩形翼涡流发生器的纳米氧化镁颗粒的污垢特性,通过实验对比了冲孔矩形翼涡流发生器和未冲孔矩形翼涡流发生器的污垢特性,探讨了水浴温度、工质质量浓度及工质流速对颗粒污垢的影响。实验结果表明:相同工况下,冲孔矩形翼涡流发生器较未冲孔涡流发生器具有更优的抑垢效果;随着水浴温度的升高,污垢热阻渐近值增加,而且结垢速率也增大;污垢热阻渐近值随着工质质量浓度的增加而增大,结垢速率有略微提升;随着工质流速的增大,污垢热阻渐近值和结垢速率均降低。     

小尺度涡流发生器强化传热特性及机理

对布置有不同高度的小尺度涡流发生器的矩形槽道进行了数值模拟,对其传热和流动特性进行了对比研究。分析了小尺度涡流发生器强化传热的特点和机理。从流体流动对温度场影响的角度来说明对流换热的物理机制。     

矩形管内纵向涡强化传热研究

将纵向涡强化换热技术应用于矩形管槽,研究以水为换热介质在过渡流状态下的换热效果。实验结果表明有纵向涡发生器的换热效果明显优于无纵向涡发生器的情况。利用PHEON ICS计算软件对实验进行数值模拟,模拟值与实验值符合较好。在此基础上,改变纵向涡的翼高和形状来模拟,发现两者均为换热影响的因素,相比之下,高宽比为0.4纵向涡发生器的换热效果比高宽比为0.5和0.6的要好。而采用相同高宽的矩形翼时,N u高于三角翼,但其换热性能指标却低于直角三角翼。     

基于正交试验的涡流发生器传热特性结构数值分析

为进一步提高管壳式换热器壳程换热效率,设计了一种布置于壳程肋片上的仿生鸟喙式涡流发生器。采用ANSYS FLUENT软件结合田口正交试验模拟了矩形通道中鸟喙式涡流发生器的传热特性,分析了纵向高度、斜截角度、迎流攻角、入口距离、流向间距5种结构参数对强化传热和综合热性能的贡献率及最佳结构组合。流动通道为长方体,其长、宽、高分别为1 600,240和40 mm,温度为286.86 K的空气流体从入口以1.491~3.195 m/s的速度流入,通道底部为337.048 K的恒温换热面。结果表明：纵向高度对于强化换热特性的贡献率最高,达到4744%,最强换热效果组合的换热因子较空矩形通道提高了185.71%;迎流攻角对于综合热性能的贡献率最高,达到了总占比的31.35%,利用正交试验分析得到的最强组合较空通道的综合热性能提高了47.82%     

四热源吸收式热泵的传热面积优化

建立一种不可逆的四温度位吸收式热泵模型，导出其最小传热面积与四热源熵变化率的关系并得到了热力学第二定律的类比表达式，获得了最佳供热率、性能系数和传热面积之间的优化关系，所得结论可为四热源吸收式热泵的优化设计和最佳工况选择提供新的理论途径。     

间壁式耐火砖大型换热器传热计算的数值解法

以实际生产使用的间壁式耐火砖大型换热器为例,运用数值方法进行了换热器的传热计算,通过建立热计算模型,巧妙地选择计算模块,进行网络划分及边界条件的处理,采用有限差分方法对传热和流动的教学方程组织进行离散,并应用迭代法求出娄值解,计算取得了满意的结果。     

竖直U型埋管地下换热器的传热模型

以钻孔壁为界,将所研究的传热区域划分为土壤部分和钻孔内两部分.对于钻孔外土壤部分的传热过程,采用线热源理论建立非稳态模型进行分析讨论;在钻孔内,对一维模型和二维模型进行了对比,从而得出增强地下换热器换热的措施.     

竖直埋管地热换热器钻孔内的传热分析

准三维模型为竖直埋管地热换热器的结构优化提供了较为精确的理论基础。利用准三维模型对竖直埋管地热换热器进行分析与研究得出，不同的行程布置对双U型埋管地热换热器的传热性能有较大影响。就钻孔内热阻的对比，双U型埋管比单U型埋管钻孔内的热阻低，因而双U型埋管地热换热器较单U型埋管地热换热器更为合理。     

太阳能热动力发电系统吸热器换热管试验及数值模拟

吸热器换热管地面试验是空间太阳能热动力发电系统吸热／蓄热器研制的重要阶段，是为了验证相变材料的蓄放热性能。对以共晶盐LiF—CaF2为蓄热介质的换热管进行了27个周期共2511分钟的地面试验，包括变参数试验和稳态试验，获得了容器表面温度和工质出口温度等试验结果。利用焓法建立相变蓄热换热管试验的传热模型，采用试验参数对地面试验进行了数值模拟，得到的结果与试验结果进行了比较，两者比较接近。证明了地面单管试验的成功性，也验证了换热管传热分析软件的可靠性。     

球形单元储热装置蓄热特性的分析与优化

为提高太阳能利用率，设计一套相变蓄热装置，研究球形相变单元蓄热影响因素，保持相变材料（PCM）总质量维持在较小浮动范围内，对比不同直径、孔隙率、层间距，探究整个装置的蓄热性能。实验与模拟结果表明：同等条件下，相变球直径越小，蓄热时间越短。而考虑到加工制造难度及成本，直径为46或50 mm的蓄热球是最优选择；孔隙率、入口温度和入口流量对整体蓄热时间影响较大；相反，改变蓄热球层间距对蓄热时间的影响较小。     

热管式吸热器单元热管传热的数值模拟分析

热管式吸热器的热性能分析对吸热器设计有着重要意义，但由于其相变过程与热管传热的耦合作用十分复杂，至今仍是很少有人深入研究的领域。本文基于焓法建立单元热管耦合传热的物理和数学模型，模拟计算了热管壁温、蓄热容器壁温、循环工质出口温度及相变材料熔化率等参数，并与基本型吸热器进行比较，验证了热管吸热器明显改善了温度分布的均匀性和相变材料的熔化率。     

太阳热泵蓄热系统蓄热过程的数值模拟

对以CaCl2.6H2O为相变材料的太阳热泵蓄热系统,采用焓法建立了以相变材料封装容器为控制体单元的相变传热模型,计算了蓄热水箱进出口温度,相变材料温度及水箱蓄、放热量等参数。通过对实验结果与模拟结果的比较分析可知,两者数据接近,变化趋势吻合,该模拟方法能较好地反映系统运行情况。     

ANALYSIS OF CONJUGATE HEAT TRANSFER IN MICROCHANNEL HEAT SINKS

Thermal radiation, although considered an important mode of heat transfer in high temperature conditions, often is neglected in fire modeling, mainly because of the complex physics involved. This study provides modelers with guidance on the engineering treatment of radiation transfer. Two widely used radiation models, the discrete transfer and the six-flux models, are reviewed and their performance is assessed in a benchmark fire case. The models are compared in terms of computational efficiency, ease of application, and predictive accuracy, and their range of validity is delineated, for single compartment fire cases. The results demonstrate that the simple six-flux model suffices for small compartment fires, up to 100 kW. For higher heat release rates, where the six-flux model breaks down, the discrete transfer provides sufficient accuracy, under certain conditions.     

地下水渗流条件下埋地换热器传热性能的实验研究

建立了根据地温分布确定地下水流动特性的简化数学模型。针对一个实际工程钻孔进行了地温分布测量,并测试了局部地下水渗流条件下埋地换热器的传热性能。结果表明,上述理论模型具有较好的预测精度。在该文实验条件下,地下水渗流对埋地换热器的传热性能具有明显的强化作用,埋地换热器的换热量平均提高11.35%。