矩形微通道的传热与阻力特性及其场协同理论分析

开发高效低阻的微通道对于冷却高热流密度的电子器件意义重大。文中通过数值模拟方法,对一种钻石形针肋进行了优化设计,并对安装有原型和改进型针肋的矩形微通道的传热与阻力特性进行了对比研究。计算结果表明:在相同雷诺数下,安装改进型针肋的微通道的换热效果明显优于未改进的情况,流动阻力反而更小,因而综合性能也更好。基于对流换热场协同原理和发展的流场物理量协同原理,计算两种微通道内速度与温度梯度的协同角、以及速度与压力梯度之间的协同角,这些角度的相对大小与数值计算得到的结论是一致的。     

复合式波纹板传热与阻力特性数值研究

DN(double notched)型波纹板传热元件在回转式空气预热器中应用广泛,为了揭示DN板波纹通道内的微观流动形态和强化传热机理,本文采用LBKE(Lam and Bremhorst k-ε model)湍流模型和计算流体动力学(CFD)数值模拟技术对DN板的传热、阻力特性展开研究,预测DN板的传热和阻力系数,分析DN板通道内的流场和温度场。模拟计算发现:DN板通道内的流动可分为波纹通道流动和平直通道流动两大类;DN板斜波纹段、凹槽段迎风面努塞尔数(Nu)较大,背风面Nu较小;Nu随着雷诺数(Re)的增大而增大,DN板上的Nu分布随着Re的增大而更趋均匀;增加DN板上斜波纹结构比例可提升其传热能力,但阻力损失也会相应增加;DN板在中等Re水平(Re≈5000)下运行时效果最佳,此时既能保证DN板上Nu均匀分布又控制了阻力损失大小。     

大尺度内嵌柱型风帽阻力特性数值模拟分析

基于超临界循环流化床锅炉原型风帽,结合冷态试验与数值模拟分析,综合考察了风帽局部阻力分配特性、风帽小孔布置方式、风帽小孔旋转角度和下倾角度对风帽阻力的影响规律。计算结果表明,在风帽局部(芯管、风帽头小孔、缝隙综合区、芯管小孔)阻力分配中,芯管小孔阻力占据了整个风帽阻力的70%以上;芯管小孔的布置方式对风帽阻力的影响不大;风帽阻力随小孔旋转角度的增大而增加,随小孔下倾角度的增加呈先增大后减小的趋势,对比分析可知将小孔旋转30°同时下倾15°是一个较佳的设计。     

换热器翅片传热及阻力特性的数值分析

本文对空调器中常用的百叶窗翅片的阻力和换热特性进行了三维数值模拟,仿真结果与实验测试的数据基本吻合。同时对另一种桥片翅片的性能进行了仿真预测,与窗片对比,桥片的阻力更小但是其换热性能不如窗片。     

H型翅片椭圆管束传热及阻力特性的试验研究

对椭圆H型翅片管的传热及阻力特性进行含尘烟气条件下的热态试验研究,得到工业应用条件下的椭圆H型翅片管换热管传热及流动特性变化规律,给出了管外换热试验关联式及阻力试验关联式,并通过洁净管及稳定积灰工况的比较,得出试验元件的积灰变化规律,同时针对不同的翅片管布置方式进行分析,认为顺列布置条件下,积灰对于其传热特性及阻力特性的影响均小于错列布置,最高可达50%。     

整体挤压翅片管的电机空气冷却器的传热及阻力特性实验研究

本文介绍了铝和铝铜翅片管式电机空气冷却器的传热和阻力特性实验研究。用线性回归分析了大量的实验数据，并得出两个关于传热系数与进风速度的关系式。由本实验研究给出的曲线和公式可供设计者参考使用。     

麻面式过热器烟气侧传热与阻力特性数值研究

以麻面式过热器交叉流动通道为研究对象,采用三维数值模拟的方法,对麻面管烟气侧换热与阻力特性进行研究。结果表明:麻面管外壁凹坑与管束布置形式改善了烟气对流冲刷效果,破坏了气体流动边界层,缩小了传热恶化的尾流区面积;与光滑管束相比,顺列与错列麻面管束烟气侧的努塞尔数(Nu)分别提升了8%～63%、12%～48%,综合换热性能指标C_(PEC)分别为1.05～1.50、1.07～1.28;以烟气侧Nu、阻力系数f、C_(PEC)为目标函数,优化得到了最佳参数组合:顺列管束横向节距s_1/D_o=2.10,纵向节距s_2/D_o=1.75,对应的Nu=42.63,C_(PEC)=1.24,错列管束s_1/D_o=2.55,s_2/D_o=2.50,对应的Nu=47.02,C_(PEC)=1.31;运用多元线性回归的方法,分别拟合出顺列与错列管束烟气侧的换热准则关联式。本文研究结果可为麻面管的工程应用提供参考。     

直接空冷凝汽器翅片管颗粒沉积特性数值模拟

为了研究空冷凝汽器散热管束颗粒沉积的特性,以600MW直接空冷凝汽器翅片管束为研究对象,利用FLUENT对翅片管外颗粒沉积的特性进行了数值模拟研究,得到了不同翅片间距、不同翅片厚度及不同翅片高度对翅片管外颗粒沉积的影响,并对结果进行了比较与分析。结果表明:入口处的翅片管壁面及基管壁面的磨损量较大;随入口风速的增加,三种工况下的颗粒物沉积率和翅片管磨损量均随之增大;三种工况下的翅片管磨损量随固相体积分数的增大而增加。     

冷却塔片式消声器阻力特性的数值模拟研究

由于片式消声器往往被布置于距塔体较近的区域,则其阻力特性对冷却塔热力性能的影响非常敏感,而公开资料中缺乏对片式消声器阻力特性的系统研究,限制了片式消声器对冷却塔热力性能影响的定量研究.本文采用流体计算软件,通过对消声导流片间夹角、消声导流片厚度以及通流面积比对片式消声器阻力特性进行研究,掌握了片式消声器的阻力特性及消声...     

基于耦合物理场的锅炉管道传热及阻力特性研究

为提高锅炉管道的传热效率,基于耦合物理场,采用ANSYS软件,对锅炉双层不同材料管道的温度场分布及应力进行了模拟。以锅炉管道中的橡胶塞子为研究对象,建立了锅炉管道及橡胶塞子的二维模型,对锅炉管道进行非线性结构与流体力学结合的流固耦合分析。结果表明:双层不同材料管道比相同材料管道应力变化小,温度场分布符合传热规律;橡胶塞子在流固耦合区域,周围流场分布符合流体运动规律,应力和位移变化符合结构分析规律。该结果为提高锅炉的传热效率及橡胶塞子的优化设计提供参考。     

大型湿法烟气脱硫喷淋塔内阻力特性数值模拟

利用Fluent软件包,对300 MW机组湿法烟气脱硫(wet flue gas desulfurization,WFGD)系统喷淋塔内阻力特性进行了数值模拟,着重考察了不同塔径、喷淋层间距和喷淋层数等设计条件及不同负荷、液气比等运行工况下喷淋塔内阻力特性。结果表明,300 MW机组WFGD系统喷淋塔内阻力在烟气量125′104 m3/h、塔径13m、4层喷淋、层间距1.7 m时约为950 Pa,与实际工程测量数据较为吻合;塔径、喷淋层数量、负荷和液气比是影响喷淋塔内阻力的重要因素;模拟计算值可作为喷淋塔设计与运行优化的依据。     

阀门流道流场的数值模拟及阻力特性研究

本文用孔隙率定义流场空间,并采用了二维Ｋ－ε紊流模式和有限体积法对ＷＣＢ型阀门阀道流场进行了模拟。通过阀门阀道的体型优化,寻求到阻力系数和过水断面较小、合理的阀道体型。     

多向扰流换热管管内传热与流动特性数值模拟

采用Realizable k-espilon湍流模型对不同雷诺数下的多向扰流换热管进行数值模拟,首先在光滑管中进行数值模拟,并与经验公式进行对比,验证了该数值方法的可靠性;其次研究了该换热管的结构参数及雷诺数的变化对努塞尔数和阻力系数的影响,进而分析出同一雷诺数下槽深比、节距比的变化对湍流动能和出口温度分布的影响,最后归纳出努塞尔数和阻力系数随结构参数及雷诺数变化的准则关联式。结果表明:随着结构参数的变化,多向扰流换热管的传热与流动性能都会发生显著的变化;当节距比和雷诺数不变时,努塞尔数、阻力系数、湍流动能都随着槽深比的增大而增大;当槽深比、雷诺数不变时,努塞尔数、阻力系数、湍流动能随节距比的增大而减小。研究表明多向扰流传热特性优于光滑管,可以起到较好的强化传热作用,准则关联式可为强化换热提供理论指导。     

富氧燃烧锅炉辐射传热特性数值模拟研究

为研究富氧燃烧与空气燃烧锅炉之间的辐射传热特性差异,并为设计或改造新型富氧燃烧系统提供所需的理论指导,对2种燃烧方式下的炉膛流场与传热分布特性进行了数值模拟研究。首先对富氧燃烧数值模拟采用改进灰色气体加权和（WSGG）模型计算气体吸收系数的必要性进行了探讨,并将Johansson WSGG模型结合进入燃煤锅炉的CFD模型框架内,使CFD数值模型适用于富氧燃烧的辐射传热计算。在此基础上对某330 MW机组锅炉分别采用干、湿烟气再循环富氧燃烧方式及空气燃烧方式的炉膛流场与传热分布特性等进行了对比分析。结果表明:在锅炉煤量、入口气体质量流量和氧量皆相同情况下,不同燃烧方式间燃烧烟气成分及物性的差异使富氧燃烧与空气燃烧锅炉在流场、温度与炉膛传热分布等方面皆呈现出较明显的差异;富氧燃烧烟气中所富含的CO2和H2O的比热容高于N2,使采用湿烟气循环方式富氧燃烧锅炉炉膛的整体温度和吸热量明显低于空气燃烧;同时,由于CO2的密度高于N2,富氧燃烧锅炉的整体流速低于空气燃烧锅炉,并影响了炉内的温度与传热分布。在设计富氧燃烧系统或改造现有空气燃烧系统时应考虑富氧燃烧与空气燃烧锅炉在炉膛流场与传热方面的差异,合理安排锅炉的传热分布,避免或减少锅炉受热面的改动。     

4.25 MW鼠笼异步风力发电机传热特性数值模拟

鼠笼异步风力发电机的散热能力是影响其可靠性的重要因素,需要深入研究电机的传热特性。以一台采用径向-轴向混合通风系统的4.25 MW鼠笼异步风力发电机为研究对象,建立电机铁心范围内半周期三维流体与传热耦合模型。根据电机全域流体场仿真结果及电机实际工作情况进行三维流体与传热耦合模型边界条件及参数的设定,进行电机传热特性数值模拟,求解出电机流体场及温度场。通过分析通风道流量分配及电机各部件温度分布,总结了电机内部传热规律,并验证了电机设计的合理性。     

燃煤电站烟道布置烟气冷却器阻力特性的数值模拟研究

为更准确预测复杂流场下烟气冷却器的流动阻力,提出通过局部翅片管束的直接模拟,拟合阻力系数,运用多孔介质模型,对烟道布置烟气冷却器的阻力特性进行模拟分析的方法,并对某燃煤电站高阻力烟气冷却器进行阻力特性模拟分析。结果表明：采用变向窄进出口烟道型式会影响烟气冷却器前、后界面上全压分布,但对烟气冷却器阻力的影响较小;烟气冷却器翅片管结构及宏观结构型式是该燃煤电站烟气冷却器阻力高的主要原因;烟气冷却器阻力的预测值与实测值误差较小,能较好地满足工程设计需求。     

直接空冷机组排汽装置阻力特性的数值模拟

直接空冷机组排汽装置的优化对于火电厂的经济运行具有重要的意义.依托华电轩岗电厂2×660 Mw空冷发电机组,利用计算传热学(NHT)软件FLUENT,对不同工况下直接空冷排汽装置的性能进行了数值模拟、分析和研究,为直接空冷系统和排汽装置的优化设计提供依据.     

超临界压力下二氧化碳在套管换热器内传热特性数值模拟

在超临界二氧化碳布雷顿循环等热质循环输运过程中，存在超临界压力下冷热2股二氧化碳间的流动传热过程，其传热特性是影响相应系统性能的关键。本文以套管换热器为原型，对超临界压力下的冷热二氧化碳间的传热特性开展了数值模拟研究，分析了热流体入口温度、冷热流体入口流量对于传热特性的影响和周向的传热特性分布。结果表明:随着热流体入口温度的变化，热侧和冷侧的局部换热系数产生相应的变化和波动，同时冷侧局部换热系数在主流温度接近拟临界温度时，会出现明显的传热强化现象；另外，热侧二氧化碳质量流量的上升，会使得热侧换热系数提高，冷侧换热系数峰值减小且向冷流体入口处移动，而随着冷侧质量流量的上升，冷侧换热系数峰值增大且向冷流体出口处移动。这是由于套管换热器为水平布置，传热特性在周向上产生了明显的不均匀现象，其与流体密度变化在重力作用下的局部湍流效应增强和削弱有关。本研究对新型二氧化碳布雷顿循环等热质循环输运过程的开发和设计具有指导意义。