平行流热管管内流动与传热的数值模拟研究

为研究平行流热管的工作机理，本文基于Fluent软件中的VOF模型编写了蒸发冷凝相变的UDF程序，对不同功率下平行流热管管内两相流动和传热过程进行了数值模拟研究。模拟结果显示了初始阶段平行流热管管内的气液分布，启动阶段管内包括泡状流、弹状流、环状流等复杂流型的转变过程，稳定工作阶段工质在各并联管路中互激振荡流动。在高加热功率下，管内工质的互激振荡流动更为剧烈，热量输送距离更远。研究结果为平行流热管换热器的优化设计提供了参考依据。     

波节管管内流动传热特性的三维数值模拟

利用Fluent三维数值模拟的方法,以水为介质,研究波节管管内流动传热特性,并进行场协同分析。结果表明:波节管波纹段内强回流区的存在,使其管内扰动明显,管内流动与传热特性都呈周期性规律变化,与外界换热效果良好。经计算,在入口流速为2m/s时,波节管的纵截面平均场协同数为0.347,场协同角为69.69°。     

省煤器鳍片管强化传热的三维数值模拟和场协同原理分析

利用FLUENT软件对省煤器横截面积恒定的4种矩形鳍片管的传热和流动特性进行了三维数值模拟,将数值模拟结果与试验结果进行了比较.并用场协同理论进行了分析.结果表明:Re数在2 000～5 000范围内,5 mm×20 mm矩形鳍片管的换热区域速度场和温度场协同度较高并且流动阻力系数较小,其综合强化传热效果好.     

圆管螺旋流的流动与传热数值模拟

针对工程中常见的圆管流,采用切向引入装置使流体产生旋转流动,通过建立圆管螺旋流的三维模型,采用RNG-模型对管内流场进行了数值模拟,获得螺旋流的速度场以及强化传热特性。研究入口不同速度对强化传热性能的影响,为旋流强化传热装置的应用提供了必要的依据。     

开缝型翅片流动与传热三维数值模拟

通过数值模拟,研究空调系统使用的开缝型翅片的传热与阻力特性。对三种型式的开缝型翅片进行模拟,得出了流场和温度场。通过对比分析发现,双边交替开缝的slit-2型翅片,换热性能最好,X型双向开缝片的性能次之,单边开缝的slit-1型翅片换热效果低于前两种。数值模拟还得出,空气流过slit-x型翅片的阻力最大,流过slit-1型翅片的阻力最小。     

泡沫金属圆管内沸腾传热的数值模拟

为了解泡沫金属沸腾传热原理,建立了泡沫金属圆管三维物理模型,采用BrinkmanForchheimer扩展达西动量方程和C语言编写气液两相质量传递和能量传递的自定义函数,对泡沫金属圆管中沸腾传热现象进行数值模拟,分析了质量流率、干度对流型、压降和沸腾传热系数的影响。模拟结果表明,在一定质量流率下,单位长度压降随着干度的增大成非线性增长趋势;低质量流率时,随着干度的增大,管内流型由分层流过渡到波状流进而过渡到稳定的波状流,传热系数变小;高质量流率时,随着干度的增大,管内流型由弹状流过渡到环状流,传热系数变大。     

椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性的数值模拟

建立了椭圆管百叶窗翅片换热器三维模型,对椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性进行了数值模拟,分析管径、管排数、翅片间距对椭圆管翅式换热器空气侧传热流动的影响。结果表明:管排数为1～3时,椭圆管百叶窗翅片换热器空气侧换热系数随换热器管排数的增加而降低,最大降幅达17.1%;椭圆率为2:3的椭圆管翅式换热器综合性能最好,与同周长圆管管翅式换热器相比,换热性能提高了10.1%,降阻幅度达32.3%;随着风速的提高,翅间距对管翅式换热器换热性能及阻力影响逐渐降低。     

六角形玻璃电熔窑内部流动与传热特性数值模拟

采用内热源结合固定电极壁温的方法替代实际电熔窑交变电场焦耳热的产生,通过数值求解基于雷诺时均的三维定常黏性N-S方程及能量方程,对某实际运行的六角形玻璃电熔窑内部的流场、温度场进行了数值模拟研究。通过与物理模拟试验结果相比对,验证了提出的内热源结合固定电极壁温方法的正确性,运用该方法对玻璃电熔窑内温度场及流场开展模拟研究,获得了其内部温度分布特点、涡系结构及流场细节,为玻璃电熔窑的设计及优化提供了一定参考。     

不同纵向涡发生器流动传热的数值模拟

利用三维数值模拟的方法对带有3种异形纵向涡发生器的H型翅片椭圆管换热器的空气侧流动传热特性进行研究。基于H型翅片椭圆管束,讨论了在不同雷诺数下,纵向涡发生器的摆放位置、摆放攻角和形状对空气侧流动传热的影响。研究表明:纵向涡发生器能够将高能量的流体引向流速较低的壁面区域,使冷热流体之间的混合加剧,增强流体的湍流动能,进而达到强化传热的效果;与无纵向涡发生器的管束相比,带纵向涡发生器管束的传热效果有明显的提高;当纵向涡发生器后置时,换热器的传热效果最优;在雷诺数相同,攻角为30°时,流体的传热性能和阻力特性均达到最优;相同攻角摆放时,椭圆角矩形发生器的传热性能和阻力因子均优于其他两种形式的发生器。研究结果为烟气余热回收系统换热器传热性能强化提供理论依据。     

600MW汽轮机凝汽器流动与传热特性的数值模拟与分析

利用文献中的实验数据对所发展的数值计算方法进行了考虑，应用该方法对采用美国ＦＯＳＴＥＲＷＨＥＥＬＥＲ公司管束布置方式的６００ＭＷ汽轮机凝汽器的流动和传热特性进行了计算与分析，得出一些有参考价值的结论。     

凝汽器内低压加热器对流动与传热特性影响的数值分析

以一台３００ＭＷ汽轮机凝汽器为研究对象,用数值模拟的方法了凝汽器内管速上方低压加热器的布置对凝汽器工作特性的影响,计算结果表明,低加对凝汽器的平均传热系数、平均汽阻及抽汽口处未凝结汽量都有较大的影响,凝汽器特性随低加位置的变化也相应地变化。     

横火焰玻璃窑炉燃烧空间流动与传热的数值模拟

对横火焰玻璃窑炉燃烧空间内的流动、燃烧及辐射传热等过程进行了数值模拟研究,建立了玻璃窑炉燃烧空间内的综合数学模型,给出了诸控制方程的统一的数值解法,得到了炉内燃烧空间的速度场、温度场、组分浓度分布及燃烧空间向玻璃液面传递的热流分布。     

新型横纹螺旋盘管强化传热的数值模拟

为了增强螺旋盘管的传热性能,对现有的普通螺旋盘管进行优化设计,提出一种管壁向内凸起形成环肋的异型管,称为横纹螺旋盘管。通过数值模拟方法对横纹螺旋盘管和普通盘管内部流动和传热过程进行模拟。应用场协同原理对其速度场和温度场的协同作用进行分析。实验数据与仿真结果的误差在5%以内,验证了数值模拟方法的正确性。在不同Re(雷诺数)条件下,计算两种盘管的Nu(努塞尔数),进而与Gnielinski(格尼林斯基)修正公式计算结果进行比较,误差在10%以内。结果表明:环肋结构通过工质旋转流动破坏边界层厚度,改善了管内速度场与温度场的协同程度,从而实现了强化传热。在较高的Re范围内,横纹螺旋盘管的Nu为普通盘管的1.29~1.43倍。因此,横纹螺旋盘管具有更好的传热性能,为异型螺旋盘管的研究及工程应用提供一定的理论依据。     

液态金属浇注过程中流动与传热耦合数值模拟

浇注系统的设计是铸造工艺设计的主要内容。利用数值模拟技术,可对浇注系统进行优化设计。建立了液态金属流动和传热的数学模型,讨论了边界条件、初始条件的选择,对液态金属浇注过程中的流动与传热耦合问题进行了数值模拟,并对模拟结果进行了讨论。所得结论对于浇注系统和过程的优化设计具有重要的实用价值。     

圆弧形三角翼翅片管换热器流动与传热特性的数值模拟

采用三维数值模拟方法对加装圆弧形三角翼和直三角翼涡流发生器的翅片管换热器的流动与传热耦合特性进行了研究.结果表明:Re在500～5 000时,圆弧形三角翼和直三角翼均可以提高换热器的传热能力,圆弧形三角翼强化传热的效果略低于直三角翼,但其流动阻力明显小于直三角翼;换热管顺排布置时,圆弧形三角翼换热器的综合性能比直三角翼提高了7.3%～11.5%;换热管叉排布置时,圆弧形三角翼换热器的综合性能比直三角翼提高了8.2%～9.5%;涡流发生器可以使流体产生垂直于翅片方向的速度分量,改善流场中速度场和温度场的协同性,从而增强传热能力.     

板壳式换热器板片流动与传热性能的数值模拟

针对板壳式换热器的人字形板片建立了单流道物理模型,并利用数值模拟软件分析了其重要结构参数波纹夹角的变化引起的模型流场、速度场和温度场的变化情况,以及对其传热性能的影响。结果显示:换热板片波纹夹角的变化使得流体的流动状态发生了变化,随着波纹夹角的增大,流体的流态由十字交叉流逐渐转变为曲折流。随着波纹角度的增大,流体的扰动程度加强,湍流程度提高,与此同时,努塞尔数和传热因子增大,传热性能增强。模拟结果表明波纹夹角对板壳式换热器流动和传热性能具有较大的影响,可以成为板壳式换热器优化设计的一个重要方向。     

熔池传热与流动的非定常数值模拟

对受移动激光速间隙加热的工件中的非定常传热与熔体流动进行了数值模拟，对不同热源移动速度下熔池行为的模拟结果进行了比较，当激光束移动速度比较高时形成的熔池浅而短，而移动速度比较较时形成的熔池深而长，所得工件代表点上材料的温度随时间变化以及加热或冷却速率，可以进一步用于研究被焊工件中的热应力或组织结构变化。     

125MW汽机凝汽器内流体流动和传热特性的数值分析

利用自行开发的凝汽器数值模拟程序PPOC3.0对125MW汽轮机凝汽器的某试验工况进行了数值计算,将得到的计算结果与试验数据进行了比较。然后,对该凝汽器在设计工况下的壳侧流场的换热情况进行了详细数值分析,并指出其中存在的问题。     

微通道内气体-近壁颗粒流动传热数值模拟研究

数值模拟了微通道受限空间内气体-近璧颗粒流动与传热过程,所建模型考虑微尺度气体的可压缩与交物性特征,且在通道和颗粒壁面采用速度滑移和温度跳跃边界条件以考虑滑移区气体动量/能量非连续效应.在此基础上,计算分析了克努森数(Kn)和颗粒偏移比对颗粒表面拖曳力系数(CD)以及传热努塞尔数(Nu)的影响规律.研究结果表明:受气体...     

凝汽器内不凝结气体对汽相流动与传热性能影响的数值模拟与分析

采用多孔介质物理概念对1台双流程凝汽器的汽相流动与传热特性进行了数值计算与分析，结果表明：在该冷凝器中存在着严重的不凝结性气体的积聚现象，从而导致了流动与传热特性的恶化。