圆形微通的对流换热特性研究

针对圆形微通道内流体的强迫对流问题,利用分离变量法求解了考虑轴向热传导、速度滑移和温度跳跃、粘度耗散和入口效应等因素的圆形微通道的控制方程,给出了流体温度场和努塞尔数的计算表达式。对圆形微通道换热特性进行了数值仿真,结果表明,受尺寸效应的影响,管径越小,平均对流换热系数越大。微通道的换热能力比宏观经典通道强,表明在相同面积上做多个微通道比一个宏观大通道的换热效果好。     

微凸台阵列型重整微反应器的传热传质特性

针对带微凸台阵列结构的重整制氢微反应器的流体传热传质问题,建立微通道传热传质理论模型.采用计算流体力学软件Fluent对不同微凸台阵列结构和排布方式微通道的流体传热传质进行数值模拟,并研究在低雷诺数条件下不同微通道结构对微通道摩擦系数和努塞尔数的影响.结果表明,随着气体入口速度增大,通道摩擦系数减小,努塞尔数增加;当气体入口速度相对较小时,反应器微凸台阵列高度及横向中心间距的差异对努塞尔数影响不大;当气体入口速度相对较大时,随着微凸台阵列纵向和横向中心间距的增加,摩擦系数减小,随着微凸台高度的增加（除1.3 mm以外）,摩擦系数和努塞尔数均先增后降.研究成果为带微凸台阵列结构重整制氢微通道反应器的设计和制造提供理论依据.     

圆形微通道内压力驱动流的边界滑移效应及动电效应

采用层流Navier-Stokes方程和离子分布Boltzmann方程建立圆形微通道内压力驱动流的数学模型,分别采用Navier滑移条件和电流密度平衡条件描述微流动边界速度滑移和动电效应,应用有限元法分析边界效应对微流动的影响。结果表明:微流动受边界效应的作用不容忽视,圆形微通道边界滑移效应对流动有促进作用而动电效应有阻滞作用;当微通道内同时存在2种边界效应时,边界滑移效应对流动的影响随着壁面ζ电势的增大而逐渐减弱,在高壁面ζ电势时影响甚微,几乎可以忽略。     

放热流体在多孔渗流水平圆柱外的自然对流

针对等温加热的多孔渗流水平圆柱体浸没在放热流体中的层流自然对流传热问题采用摄动法进行分析.圆柱体的多孔渗流特性用圆柱壁面的法向速度进行表示.通过摄动法对自然对流传热的边界层方程进行近似分析,并利用龙格-库塔方法求得方程的数值解,得到自然对流的速度与温度场以及沿圆柱体壁面的努塞尔数分布.结果表明,在有壁面外法向速度时,圆柱体的局部换热受到抑制;然而壁面吸入或流体放热效应都对局部努塞尔数有增强效果.圆柱体的平均努塞尔数随着流体放热的增加或壁面内法向速度的减小而降低.在流体放热恒定时,壁面流出效应对整体换热的影响并不明显.     

局部加热竖直套管内多孔介质中的自然对流

对内壁面局部恒温加热，外壁面恒温冷却，其它壁面保持绝热条件下的竖直同心套管内多孔介质中的自然对流进行了数值研究，分析了瑞利数Ra、半径比k及高宽比A对流场和温度场、内外壁面局部努塞尔数和加热段的平均努塞尔数的影响。研究结果表明：Ra及k对速度和温度的分布影响显著，随着Ra和k的增加，环流中心向上部和外壁面偏移，上部流速度远大于下部。内壁面加热段局部努塞尔数沿Z方向降低，但随k的增加而增加；外壁面的局部努塞尔数变化与内壁面相反。加热段平均努塞尔数Nui随砌及k的增加而增加，根据计算结果得到了平均努塞尔数与瑞利数的关联式Nui=mRa^n。     

印刷电路板换热器中S-CO2换热特性数值分析

为了探究超临界二氧化碳(S-CO2)在直通道印刷电路板换热器(PCHE)中换热特性,本文采用数值模拟方法对此问题进行了研究.计算分析了S-CO2在印刷电路板换热器中的换热特性,并对比了在单独改变一侧通道入口温度、工作压力及工质流量时对流换热系数和壁面努塞尔数的变化趋势.研究结果表明:由于工作压力不同,超临界二氧化碳工质存在从类液区向类气区过渡的情况,导致印刷电路板换热器换热通道入口温度或流量变化相同时对流换热系数和壁面努塞尔数呈现出不同的变化趋势.保持超临界二氧化碳工作压力和流量一定时改变冷侧入口温度比改变热侧入口温度对印刷电路板换热器热功率的影响更大;改变热通道的压力或流量要比改变冷通道的压力或流量对PCHE热功率的影响更大.     

基于Boltzmann矩方程的扩展速度滑移边界条件

针对半空间流,从R13矩方程出发,基于壁面附近Knudsen层外Knudsen层的修正效应近似为零的条件,理论推导得到等温情形下扩展的速度滑移边界条件.该速度滑移边界条件的滑移系数是不固定的,不仅与气流的努森数有关,还与壁面适应系数有关.以微Poiseuille流为例,分析扩展的速度滑移边界条件的适用性.研究表明,在近过渡流区,扩展的速度滑移边界情形下的质量流率与基于Boltzmann-硬球分子模型方程的结果更为接近,优于现有文献中的速度滑移边界条件.当努森数为1时,扩展的速度滑移边界条件情形下的气流速度与直接模拟Monte Carlo(DSMC)模拟结果之间的差别仍然较大.     

窄通道内层流-紊流转捩区流动与传热特性分析

为了研究壁面加热对窄通道内层流-紊流转捩点的影响,通过测量转捩区的阻力与传热特性,间接分析了转捩起始点的影响因素,并结合流迹显示实验对流动传热实验结论进行了验证.研究表明:壁面加热导致层流-紊流转捩延迟,粘性变化对转捩过程的影响非常小,加热导致径向速度剖面发生变化是影响转捩的主要因素;此外,转捩区的壁面温度沿轴向不是线性变化,层流突变导致局部努赛尔数的轴向变化存在一个拐点;层流突变点处的局部努赛尔数及局部雷诺数主要受入口雷诺数的影响.     

微尺度矩形管道中气体滑移流的三维数值分析

采用有限体积法计算了微尺度矩形管道中的气体三维流动,在计算中考虑了气体的可压缩性.当K nudsen数处于10-3和1-0 1之间时,稀薄效应造成气体与管壁面间的相对滑移和温度跳跃.数值分析结果给出了速度滑移边界条件对管道质量流量的影响.     

树状微通道散热器强化换热的数值模拟

树状仿生结构是自然进化演变出的消耗能量较小的结构,具有较高传热传质能力。基于以上背景,设计了一种树状微通道散热器(TMCHS)。采用有限体积法对微通道内的流动和传热进行了数值模拟,研究了微通道的结构对其换热性能的影响,发现TMCHS(W₁=0.8,H=0.9)具有最低的阻力损失,最高的平均努塞尔数(Nu_ave),最均匀的温度分布。而在侧壁加入空腔的TMCHS表现出更高的压降、更高的Nu_ave和更均匀的温度分布。在侧壁加入半圆空腔的微通道散热器(TMCHS-C)的整体性能系数(η)最高,换热性能最强。     

Analysis of the heat transfer in unsymmetrically heated triangular microchannels in slip flow regime

Theresearchontheflowandheattransferinvariousmicrochannelsisafrontierintheheattransferfield.Theadvantagesofcompactstructureandhighspecificheattransferperformancemakeitpossibletousethemicroheatexchangerswithvariousmicrochannelstograduallysolvethecoolingproblemofhighheatfluxinthefieldsofmicroelectronicsengineering,lowtemperaturesuperconductorstechnology,spaceengineering,Micro-Electro-MechanicalSystem(MEMS)andsoon.Generally,thecharacteristiclengthofthedevelopingmicroscalethermalandfluidicsystem…     

漫反射下多层参与性介质内的耦合换热

用控制容积法结合射线踪迹法研究了辐射与对流边界条件下,三层参与性介质复合层内的瞬态耦合换热,吸收、发射性复合层的两侧表面及内部各层间的交界面均为半透明漫反射,采用射线踪迹法建立了一层和二层辐射传递模型;通过跟踪辐射能量,导出三层参与性介质内的辐射传递系数,将辐射源项用辐射传递系数表示,应用Aatankar方法将辐射源项式线性化,采用三对角阵算法求解线性化方程组即可得瞬态温度场,考察了对流换热系数、吸收系数对三层复合层瞬态耦合换热的影响。     

底流泄洪雾化对下游环境影响预测

根据底流消能泄流雾化的机理,应用量纲分析方法,得到水雾雾源量的计算关系式;在雾源为连续线源和任意风向的条件下,利用高斯扩散方程,研究了水雾在峡谷内的扩散规律;结合雾雨自动转换过程、碰并过程、雾滴的凝结和蒸发过程,得到雾源下游流场水雾浓度、温度、相对湿度和降水强度的分布;预测了某水电站底流消能雾化对下游环境的影响。     

钢淬火时非线性热问题的研究

基于过热沸腾换热理论,根据钢淬火时表面换热的实际情况,利用能量平面定理建立钢淬火时的换热边界条件;利用显式有限差分法求解钢淬火时非线性热传导方程的逆问题,求解温度场,给出一种确定表面换热系数的方法,从而可以确定钢淬火时表面换热系数与温度的关系,在数值计算中,材料的物性系数视为相变产物体积分数的函数,实验结果表明,钢淬火时的温度场,导热与换热是非线性的,且实验所测的温度场与理论计算的温度场大体吻合。     

桥面铺装铁尾矿和炉渣隔热性能试验研究

针对桥面铺装隔热性能不佳和大跨度桥梁容易出现温度突变病害问题,研究了桥面铺装下层的混凝土配合比设计,以铁尾矿和炉渣为新原料,普通硅酸盐水泥为胶凝剂,钢纤维为添加剂,配制轻质高强、隔热保温的桥面铺装下层混凝土。试验数据表明,新型混凝土的性能达到JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》标准,隔热保温性能是普通混凝土的1.2倍以上,可以减缓大跨度桥梁温度突变病害。     

一侧带涂层镜反射时三层吸收性介质耦合换热

研究了一侧表面滞涂层镜反射、另一表面及各交界面均半透明镜反射时三层吸收性半透明复合层内的辐射与导热瞬态耦合换热。采用射线踪迹／节点分析法结合谱带模型和Hottel-Sarofim区域法导出辐射传递系数，利用辐射传递系数求解辐射热源项，采用全隐格式离散求解瞬态能量方程。分析显示对于同一复合层，不透明表面面对高温辐射热源和半透明表面面对高温辐射热源将对复合层的温度及热分布产生明显不同的影响。     

工业余热热泵供暖实例及分析

针对某工程热源温度高、温差大的情况,采用一级换热及三级热泵系统,利用余热供暖,介绍了该项目的设计工况、系统形式、运行工况、系统能耗、运行费用,并分析了该系统与传统供暖方式相比在节能、环保、经济方面的优势。     

Hot deformation behavior of Super304H austenitic heat resistant steel

The hot compression tests of Super304H austenitic heat resistant steel were carried out at 800-1200℃and 0.005-5 s~(-1) using a Gleeble 3500 thermal-mechanical simulator,and its deformation behavior was analyzed.The results show that the flow stress of Super304H steel decreases with the decrease of strain rate and the increase of deformation temperature;the hot deformation activation energy of the steel is 485 kJ/mol.The hot deformation equation and the relationship between the peak stress and the deforma...     

热泵冷冻干燥系统的循环性能优化

为降低冷冻干燥过程的能耗,提高冷冻干燥装置的经济性,构建了以 NH3为工质的二级压缩和复叠式热泵冷冻干燥系统。通过对热泵系统的循环特性计算,研究了冷冻干燥操作条件变化对循环特性的影响,并对中间温度进行了优化。计算结果表明:复叠式热泵循环和二级压缩热泵循环均可用于冷冻干燥系统;在常规的冷冻干燥条件下,选用复叠热泵循环较优;在满足冷冻干燥操作条件的前提下,可适当降低加热温度、提高冷阱温度来提高系统的循环性能;系统中间温度的变化对系统的供热系数影响较小,由等压比法确定的中间温度更为合理。     

蓄热技术在太阳能-地源热泵中的应用及模拟

从太阳能-地源热泵系统中蓄热技术的运行方式入手,通过对太阳能显热蓄热过程的模拟,指出了邯郸地区的太阳能-地源热泵采用无相变蓄热技术时,存在的问题和解决方法。同时,对相变蓄热技术在太阳能-地源热泵应用进行了探讨,并对蓄热体的蓄热过程进行了模拟与分析,结果表明:蓄热材料发生相变的时间与蓄热体半径密切相关,在实际应用时可以通过改变后者来控制前者;离外边界越远,相邻点温差越小;由于相变边界点一直低于流体温度,这将导致在8h内具有热流的存在,从而可延缓水温升高速度。