基于圆管层流对流传热模型的温度场推算三元非共沸混合物组分方法的研究

给出了一种利用测定圆管对流传热温度场求解确定成分的非共沸混合物的组分的方法。基于定压力条件下液体低雷诺数圆管层流充分发展段流体力学特性,利用数值方法求解变热参数对流传热模型温度场特性,采用反问题方法对对流传热控制方程的热参数进行非线性模拟和反算,通过反演计算热参数得到物质组分的定量值。对非线性热参数条件的对流传热控制方程和反问题L-M方法进行了误差分析,通过试验比较,测定了对流传热过程温度场的理论计算组分与预设的组分。结果表明,测定温度场推算的非共沸混合物组分与实际测定结果满足预设误差。     

两相闭式热虹吸管混沌特性及其传热性能研究

探究两相闭式热虹吸管的传热混沌,以及操作参数对其混沌性和传热性能的影响,建立混沌特征参数与传热性能间的联系。通过搭建实验台测量两相闭式热虹吸管稳定运行过程中不同工况下的管壁温度信号,基于非线性分析的混沌理论研究处理测量的温度脉动信号,绘制吸引子轨迹图,建立最大Lyapunov指数与传热特征参数的联系,揭示传热性能与混沌特性的关系。结果表明：两相闭式热虹吸管具有确定性混沌行为,操作参数对混沌性和传热性能具有显著影响,混沌性与传热性能呈正相关关系。     

以当代"复杂性科学"兴起形成的观点分析对流传热与沸腾过程

以当代“复杂性科学”的兴起提出的概念和形成的观点,分析了对流传热和沸腾过程中的非线性问题。以“耗散结构理论”与“自组织原理”阐释了对流传热与沸腾过程的自组织演化;还对湍流状态的对流传热,以“分形学”的观点阐释了一些典型的无量纲特征数组成的关联式中所包含的分数指数的意义和过程发展中的自相似特征。对沸腾中的q-ΔTnsat标绘中的分数幂值n,从沸腾传热的基本原理和自相似的概念阐释了其物理意涵。     

不同振动参数下脉动气流横掠圆柱体的传热研究

在脉动气流强化传热实验台上进行了层流（雷诺数RP为171）中不同振动参数（频率厂分别为15Hz、30Hz、45Hz、59Hz,振幅Pmax为45～286Pa）下脉动气流横掠高温共烧陶瓷发热管的传热实验研究．结果表明：层流中低频大振幅的脉动气流能显著强化圆柱体的传热过程,相对努塞尔数随着压力振幅的增大而增大,随着脉动频率的增大而减小,最大相对努塞尔数N“,可超过2．55;在Re=171时,脉动气流强化传热的经验公式为Nux=0．2684＋0．5867pmax^0.388.3/f^0.3170,该经验公式的相关系数为R=0．9941,揭示了脉动气流强化圆柱体传热过程对振动参数的非线性依赖性．     

双室流化换热器传热特性的实验研究

本文对双室流化换热器的传热过程进行了分析，并对影响传热的因素－气固对流换热系数及颗粒循环量进行了实验研究。结果表明：强化传热应从增大颗粒循环量入手；本换热器可对传热实行调节，具有较好的操作性能。     

沸腾传热的分形学分析

分形论是当代兴起的非线性科学的一个重要组成部分。简要地阐述了分形论形的特征，解释了几何学中的维和物理学中的量纲的不同涵义。把分形论分数维的概念扩展应用到沸腾传热中的非线性问题的分析中，结合沸腾传热的操作特征和基本原理，以沸腾传热中的推动力△Tsat作为一个动力学维，进行了q-△Tsat^Df的标绘；对Df的物理意义作了分析和探讨。     

铝材退火炉退火过程的传热分析

根据箱式退火炉退火过程的传热特点,分析了铝箔退火炉退火过程各阶段炉膛内传热形式,建立了铝卷导热的数学模型,着重分析和计算了影响炉内空气与铝材间传热的重要参数——对流换热系数,并模拟计算了铝卷的退火过程和温度变化。结果表明,铝卷退火曲线计算值与实测值结果比较吻合。     

相变材料应用于墙体的数值传热研究

分析相变材料的特点和相变墙体传热理论研究与应用现状,指出相变墙体材料的研制方向。对不同构造相变墙体建立了传热理论模型,采用显热容法运用数值模拟方法模拟了在周期性变化的室外边界条件下,相变储能墙体内的传热过程及墙体内表面的温度变化。计算结果表明:储能墙体中的相变材料层是影响墙体传热的重要因素之一。     

间歇式热处理炉传热计算与分析

建立了台车式热处理炉炉膛传热数学模型和辐射换热器工作模型,分析了换热器的传热特性（空气预热温度、壁温、传热系数）随炉况的变化。结果表明,辐射换热器的传热特性随炉子的升温及保温过程变化而波动很大,因而对炉子的热工性能产生了影响。     

优化FET-Raman的数值分析法以快速测量界面热导

使用稳态拉曼光谱测量纳米材料的热特性，往往需要精确校准拉曼位移温度系数和测量激光吸收系数，使用瞬态拉曼光谱方法可以避免这两个步骤的误差。使用了一个新的非线性拟合方法，可以显著加快频域能量传输状态分辨拉曼(FET-Raman)的数据处理。为模拟不同热特性材料的传热过程，结合有限元分析(FEA)和非线性拟合过程取代了多个耗时的有限元分析，以获得与测量数据相比较的理论值。使用这种方法测定了多层MoS₂和石英玻璃之间的界面热导，结果表明，这种测量方法准确、快速且易于实施。     

相变蓄热供热装置热性能试验研究与系统经济性分析

为分析相变蓄热装置在充热和放热过程中的热性能,设计并搭建一套相变蓄热供热装置中试实验系统,研究主要运行参数对相变蓄热装置热性能的影响;在此基础上,结合项目案例,对相变蓄热供热系统经济性进行分析。结果表明：相变材料(Phase Change Material, PCM)凝固过程中的传热主要受相变介质内部导热控制;而在其熔化过程中自然对流对传热起重要控制作用;蓄热装置充热速率快于放热速率。提高传热流体流量有助于增强PCM中的热传递,缩短充/放热时间,但蓄热装置内PCM温度分布均匀性有所降低;为降低系统能耗,提高储放热效率,优先选用小流量进行充/放热。该相变蓄热供热项目的动态投资回收期为3.55年,具有良好的经济性。研究结果可对相变蓄热供热系统的设计及应用推广提供参考依据。     

涡轮薄层污泥干化的热质传递过程与关键参数研究

涡轮薄层污泥干化是涉及导热、对流传热与传质、高速旋流相耦合的复杂过程,掌握污泥的耦合干化机理与规律、确定干化设备核心参数,是该技术成功应用的关键。本文用机理分析方法构建涡轮薄层干化过程传热、传质的数学模型,基于该模型对污泥干化过程开展数值模拟,揭示涡轮薄层干化过程单一气相和气固两相流的速度、温度和含水率的分布规律,探究涡轮薄层干化的关键技术及参数。设计开发涡轮薄层污泥干化系统并开展实验研究。结果表明：干化机内部的桨叶阵列设计能够实现物料的顺利运输,桨叶末端是干化机内混合传热效果最佳位置,最优桨叶安装角度为45°,出口污泥含水率可降至20%。     

Heat transfer enhancement by recirculating flow within liquid plugs in microchannels

Plug flow can significantly enhance heat transfer in microchannels as compared to single phase flow. Using an analytical model of flow field, heat transfer in plug flow is investigated. The constant-surface-temperature boundary condition is considered. Three stages of the heat transfer in plugs are identified: (i) development of thermal boundary layer; (ii) advection of heated/fresh fluid in the plug; and (iii) thermally fully developed flow. Due to the transport of heated fluid and fresh fluid within the plug by the recirculating flow, oscillations of the Nusselt number at high Peclet numbers are observed and explained. The effects of the Peclet number and the plug length on the heat transfer process are evaluated. The results show that short plugs are preferable to long plugs since short plugs result in high Nusselt numbers and high heat transfer indices.     

Numerical simulation of the pressure drop and heat transfer of two phase slug flows in microtubes using moving frame of reference technique

Enhancement in heat transfer using two phase slug flow in microtubes and microchannels has encouraged researchers to focus on this topic as one of the potential methods for miniaturizing heat sinks and exchangers. Numerical simulation of two phase slug flow is time consuming, so some researchers conduct their numerical studies using the moving frame of reference technique for a unit cell consisting of only one slug, i.e. a single phase study, in order to accelerate the simulation process. Both single phase and two phase simulation methods have been performed in the present study and results have been compared. This shows to what extent the moving frame of reference assumption is valid in the case of two phase flow in hydrophilic microtubes when a thin liquid film exists around moving gas bubbles. The present comparison has been conducted for pressure drop and heat transfer for two thermal boundary conditions i.e. constant wall temperature and constant wall heat flux. It has been shown that the moving frame of reference method overpredicts pressure drop and heat transfer and possible reasons have been discussed. This also shows that in a slug flow with no film around bubbles more heat transfer could be achieved.     

波纹管降膜蒸发器传热性能数值模拟

为了理解波纹管降膜蒸发过程中涉及的液膜传热过程,本文采用VOF法建立了二维气-液两相分层流动CFD模型,考虑了液相流量,传热温差,蒸发温度,液相粘度等参数对传热效果的影响,根据模拟结果给出了波纹管降膜蒸发器的流量可操作范围。模拟结果和实验数据比较吻合。     

Numerical investigation into the convective heat transfer of TiO2 nanofluids flowing through a straight tube under the laminar flow conditions

A numerical study has been performed by using both single phase method and combined Euler and Lagrange method on the convective heat transfer of TiO₂ nanofluids flowing through a straight tube under the laminar flow conditions. The effects of nanoparticles concentrations, Reynolds number, and various nanoparticle aggregates sizes are investigated on the flow and the convective heat transfer behaviour. The results show significant enhancement of heat transfer of nanofluids particularly in the entrance region. The numerical results are compared with the experimental data and reasonable good agreement is achieved.     

相变胶囊堆积形态对蓄热系统性能的影响分析

建立相变蓄热胶囊的三维有序及无序堆积模型,在此基础上分析相变蓄热胶囊有序及无序对蓄热系统特性的影响。通过对蓄热系统的蓄热量、蓄热用时、蓄热效率及系统内温度分布等关键性能指标情况分析,提出一种判定蓄热终点的新方法。结果表明:当采用有序堆积时系统的各项性能指标最优,叉排堆积时蓄热效率最低,而无序堆积时蓄热总量最少。另外,换热流体流速增加可加快蓄热过程,但此时蓄热系统蓄热效率较低。     

Numerical simulations on performance enhancement of a cross-flow latent thermal energy storage heat exchanger

基于列管式换热器具有传热面积大、结构紧凑、操作弹性大等优点,使其在相变储能领域具有广阔的应用前景。本文建立一种新型列管式相变蓄热器模型,在不考虑自然对流的情况下,利用Fluent软件对相变蓄热器进行二维储热过程的数值模拟。本文主要研究斯蒂芬数、雷诺数、列管排列方式、肋片数以及相变材料的导热系数对熔化过程的影响,并对熔化过程中固液分界面的移动规律进行了分析。模拟结果表明,内肋片强化换热效果明显,特别是对应用低导热系数相变材料[导热系数小于1 W/(m·K)]的列管式蓄热器,相对于无肋片结构,加入肋片（N_fn=2）可缩短熔化时间52.6%。     

滑移区气体-颗粒流动与传热特性研究

针对气体-颗粒微尺度流动与传热过程开展数值模拟研究,所构建模型中气体处理为可压缩、变物性流体,并在颗粒表面采用速度滑移和温度跳跃边界条件以考虑气体稀薄效应。在数值模拟基础上,研究分析稀薄效应对颗粒与其周围气体流动与换热的影响程度,并进一步提出新的阻力系数与传热努谢尔特数关联式。研究结果表明,气体稀薄效应将减小颗粒阻力系数,同时抑制颗粒与其周围气体的传热过程。     

Numerical simulation of a shell-and-tube latent heat thermal energy storage unit

A theoretical model was developed to predict the transient behavior of a shell-and-tube storage unit with the phase change material (PCM) on the shell side and the heat transfer fluid (HTF) circulating inside the tubes. The multidimensional phase change problem is tackled with an enthalpy-based method coupled to the convective heat transfer from the HTF. The numerical predictions are validated with experimental data. A series of numerical experiments are then undertaken to assess the effects of various thermal and geometric parameters on the heat transfer process and on the behavior of the system. Results show that the shell radius, the mass flow rate, and the inlet temperature of the HTF must be chosen carefully in order to optimize the performance of the unit.