多进出口空间紊流混合对流的数值研究

采用Ｋ—ε两方程模型、壁面函数法等对多进出口空间紊流混合对流换热进行了数值研究。通过对不同边界条件在较宽的参数范围内进行数值模拟,总结出紊流混合对流换热的若干规律。     

多进出口空间紊乱流混合对流的数值研究

采用Ｋ－ε两方程模型、壁面函数法等对多进出口空间紊流混合对流换热进行了数值研究。通过对不同边界条件在较宽的参数范围内进行数值模拟,总结紊流混合对流换热的若干规律。     

乏燃料干式储存模块衰变热导出的三维仿真计算分析

本文针对重水堆核电厂乏燃料干式储存结构中的乏燃料干式储存模块衰变热导出问题,应用大型计算流体动力学软件FLUENT,采用自然对流换热模式．建立了QM-400储存模块内自然对流换热的三维流动及换热的计算模型。该分析分两步进行,首先对AECL模拟储存篮热交换试验进行了数值模拟计算,通过结果比较．证明数值模拟计算是可靠的,在此基础上对实际储存模块和储存篮进行自然对流模拟计算,计算出筒外表面温度分布,随后建立贮存筒、乏燃料篮以及燃料棒束之间空气流动自然对流换热的计算模型,以前面计算所获得的储存筒表面温度作为热工边界条件模拟了贮存筒、乏燃料篮以及燃料棒束之间空气流动换热。从而获得了乏燃料包壳的表面温度。     

电器中封闭空腔内自然对流换热的数值研究

探讨了具有局部热源的封闭空腔内自然对流热场的数值计算方法，通过实验证了数值处理方法的可行性和正确性。并对封闭三相母线周围对流换热进行了数值研究和对比分分析。对流换热的数值计算对研究电器内部的发热和散热状况，提高电器设备的散热条件，选择热源位置和形状，充分利用温度空间，都具有较大的实际意义。     

强迫通风稀土永磁同步发电机热场的边界条件

根据强迫通风方式下稀土永磁同步发电机的热场特点,研究该类电机三维热场的边界条件,讨论了对流换热系数的一般计算过程,为该类电机的三维热场的数值计算提供了依据。在确定的边界条件的基础上,用有限元分析法计算了一台航空稀土永磁同步发电机的三维热场,计算结果与实测值基本相符。     

直接空冷凝汽器空气侧热流性能的跨尺度模拟

针对冬季直接空冷凝汽器的防冻工业需求,将翅片管和空冷单元这2个尺度的模型耦合起来,既考察翅片管束的整体流动换热性能,又考察直接冷却翅片管内凝结水的冲击换热特性,为确定冬季低温运行条件下空冷凝汽器管内凝结换热甚至结冰计算提供第3类热边界条件。建立了空冷单元模型和翅片管模型,然后,将三维进口风条件下的翅片管级数值模拟结果简化成输入-输出代理模型;从空冷单元系统级数值模拟中获得系统级边界-迎风面的速度分布;进而将翅片管数值模拟代理模型应用到系统边界上,得到了系统边界上翅片管冲击换热特性以及翅片管平均对流换热特性的空间分布。数值计算结果表明,冲击换热系数比平均对流换热系数大一个数量级;在迎风面上冲击换热系数和平均对流换热系数均呈现出上低下高、左右不对称的特点;冲击换热系数随着转速的下降而下降。     

挑流冲坑三维紊流场的数值模拟

本文利用ｋ－ε紊流模型对挑流冲坑紊流流场进行了三维数值模拟研究，计算中考虑了冲坑底部复杂的边界条件和自由水面条件对水流结构的影响，结果分析表明，采用的数值方法可行，计算结果合理，在此基础上，可进一步研究冲坑的消能机理和冲坑的动态发展过程。     

周向非均匀热流边界条件下混合熔融盐在太阳能高温吸热管内的强化换热研究

周向非均匀高密度热流引发的过热问题一直影响着太阳能热发电站中高温吸热器的运行安全,混合熔融盐作为高温传热工质的引入使得这一问题更加严峻。该文建立了混合熔融盐在太阳能高温吸热管内对流换热与强化换热数值计算模型,研究了周向非均匀热流边界条件下混合熔融盐在光滑管与强化换热管内的换热性能。结果显示:内插螺旋纽带强化换热方式对周向非均匀热流边界条件下吸热管的管壁温度和管内流体温度分布均匀性有明显改善。间隙率C与扭曲率y的减小都有助于强化换热效果的增加,特别是C=0,即内插纽带完全接触管壁时,强化传热效果最为显著,但与此同时小的间隙率与扭曲率也造成阻力系数的增大。     

气体绝缘母线热计算及其影响因素分析

气体绝缘母线的散热性能研究是母线设计及状态检测的重要环节。分别建立了分相及三相共箱式母线涡流场、流体场以及温度场有限元分析模型,将涡流场分析得到的焦耳热损耗作为热源间接耦合至流体场与温度场。进行温升计算时,考虑了对流与辐射换热过程中流体密度、导热系数以及动力粘度随温度变化的特性。通过确定换热边界条件,求解出不同结构母线的温度场分布,与实验数据的对比验证了计算结果的正确性。应用此热计算模型研究了环境温度、气体压强以及负荷电流对不同结构母线温度场分布的影响,所得出的结论对于母线设计及其运行期间的状态检测具有一定的参考意义。     

泡沫金属矩形通道中对流换热的实验和模拟

实验研究和数值模拟了泡沫金属三维矩形通道内的流动和传热,引入基于渗透率的雷诺数和达西数,确定了泡沫金属对流换热和流动阻力的准则关系式,并分析了多孔结构参数和气体流速对对流换热系数、阻力系数的影响。研究结果表明:泡沫金属对流换热模拟结果与实验数据趋于一致,互为验证了可靠性;泡沫金属的换热强度和流动阻力均随孔径的减小(孔密度的增大或孔隙率的减小)而增大,大孔径的泡沫金属具有较好的对流换热综合性能;气体流速的增加有利于强化换热。     

磁场对水蒸气冷凝传热系数的影响

为了研究磁场对水蒸气冷凝传热系数影响,在建立测定实验装置后,在不同的液膜雷诺数下分别测定了磁感应强度为0.25T、0.36T和0.55T磁场下的水蒸气冷凝传热系数,研究其数值的变化.结果表明,水蒸气冷凝传热系数在实验范围内最大可比无磁场时增大10%,同时随着液膜雷诺数的升高,水蒸气冷凝传热系数受磁场的影响减弱.同时对磁场下水蒸气冷凝传热系数影响的基本方程进行了推导.     

计及物理参数随温度变化时螺管电磁铁温度场和瞬态热路的仿真分析

建立了螺管电磁铁的温度场模型。考虑到发热功率及散热系数为温度的函数 ,采用寻优方法计算温度场。通过对温度场的分析建立电磁铁的瞬态热路数学模型 ,研究了电磁铁中热的流动。与温度场的计算结果进行对比 ,并用实验加以验证。     

CFD技术在平直和锯齿形板翅式换热器设计中的运用

传统的板翅式换热器设计一般是依靠简单的流动与传热理论分析来设计其结构形式,有周期长、投资大和研究结构有限的缺点。而通过计算流体力学(CFD)模拟计算可以在获得直观结果的同时大幅度地减少试验工作量。本文针对平直形和锯齿形两种不同翅片,通过对模型的合理简化,建立了翅片的物理模型,利用CFD软件FLUENT进行了模拟。计算得到了平直翅片和锯齿形片翅中流体的流场分布和传热特性,给出了两种情况下的局部换热系数和压力损失曲线。利用本文建立的模型,只需在计算时改变流体的材料和边界条件,就可以得到不同工质在不同工况时的换热情况。研究结果可以用于翅片结构的优化,为换热器设计提供指导。     

Problems in developing highly efficient tubular heat exchangers

Modern achievements are considered in the field of enhancement of heat transfer in tubular heat exchangers. The requirements are stated to be met by highly efficient tubular heat exchange surfaces. It is shown that it is quite possible to make tubular heat exchangers more compact than the plate-type ones. A critical analysis of the up-to-date methods for evaluation of the efficiency of heat transfer enhancement in channels is presented.     

钢质内螺旋外棘齿管传热与流阻特性研究及其应用

针对火电厂换热器无铜化的需求,研制并加工出一种钢材质一体化新型双侧强化传热管--内螺旋外棘齿管,介绍了该管的几何结构和强化传热机理.利用通用单管传热与流阻特性试验装置,对5根不同结构参数的内螺旋外棘齿管进行了换热特性和流体动力学特性试验研究.研究发现,所有内螺旋外棘齿管管内对流换热系数比光管提高了56%～189%,同时沿程阻力系数增加37%～330%.依据实验结果,将内螺旋外棘齿管应用到了某电厂的油冷却器,经过现场运行测试,总传热系数比用光滑铜管提高21%～45%.所做试验结果均表明：钢质内螺旋外棘齿管为有效解决我国电厂换热器无铜化课题提供了一种新的选择.     

电压互感器温度场计算研究

电压互感器是电力系统中重要的测量设备,温度是影响其测量精度的一个主要因素。为了分析电压互感器的温度场分布、提高电压互感器的散热能力,采用ANSYS软件与CFX软件进行电压互感器的温度场和流体场耦合仿真计算的方法,以10 kV电磁式电压互感器为研究对象,建立了简化的温度场仿真计算模型。通过仿真计算,在考虑空气对流散热,采用扫描剖分的条件下,获得电压互感器模型的温度分布及热点温度位置。分析了影响热点温度的因素。计算结果表明,低压顶部绕组是电压互感器温度最高的部位,是温度监测的关键;油的热导率与粘度在正常温度范围内对温度场计算影响不大,可以忽略,侧表面的对流换热系数对热点温度的影响较大。采用增加侧表面换热能力的方法,可以增强电压互感器的散热能力。     

暂态负荷下高压直流海底电缆热传递过程

高压直流（HVDC）交联聚乙烯（XLPE）绝缘海底电缆是实现长距离和大容量电能输送的重要设备。HVDC海底电缆负荷影响温度分布,而温度对HVDC XLPE绝缘电导率和电场强度分布特性有重要影响。相对于稳态负荷条件,暂态负荷条件下HVDC海底电缆热传递过程更加复杂。为研究暂态负荷下HVDC海底电缆热传递过程,建立热学有限元模型,仿真分析HVDC海底电缆由零负荷向满负荷再向零负荷转变过程的热传递过程,并组建试验平台开展对比研究。研究结果表明：仿真计算结果和试验测试结果吻合度高,仿真模型适用于描述暂态负荷下HVDC海底电缆热传递过程;通过构建导体温度暂态分量和稳态分量,可以实现良好的导体温度热传递过程趋势拟合,拟合方法有利于指导HVDC海底电缆温度趋势预测和现场运行维护工作。     

局部对流换热对输电线路高频激励融冰的影响

在覆冰导线高频激励融冰温度场的分析与计算中,局部对流换热对温度场及高频激励融冰模型有很大影响。对此,文中分析了高频融冰过程中的热量损失和对流换热的影响因素,通过Ansys有限元软件对高频激励融冰模型的电磁场和热分析与计算,揭示了局部对流换热对高频融冰模型温度场及其迎风侧和背风侧的影响,表明了局部对流换热使导线背风侧覆冰先融化脱落,迎风侧覆冰后融化脱落。覆冰导线外表面的温度随对流换热的系数增大而下降,下降速度随对流换热系数增大而减缓。该研究成果有利于进一步改进和优化高频激励融冰计算模型。     

暂态负荷下高压直流海底电缆热传递过程

高压直流（HVDC）交联聚乙烯（XLPE）绝缘海底电缆是实现长距离和大容量电能输送的重要设备。HVDC海底电缆负荷影响温度分布,而温度对HVDC XLPE绝缘电导率和电场强度分布特性有重要影响。相对于稳态负荷条件,暂态负荷条件下HVDC海底电缆热传递过程更加复杂。为研究暂态负荷下HVDC海底电缆热传递过程,建立热学有限元模型,仿真分析HVDC海底电缆由零负荷向满负荷再向零负荷转变过程的热传递过程,并组建试验平台开展对比研究。研究结果表明：仿真计算结果和试验测试结果吻合度高,仿真模型适用于描述暂态负荷下HVDC海底电缆热传递过程;通过构建导体温度暂态分量和稳态分量,可以实现良好的导体温度热传递过程趋势拟合,拟合方法有利于指导HVDC海底电缆温度趋势预测和现场运行维护工作。     

大型同步发电机定子多元流场与表面散热系数数值计算与分析

文中根据流体力学理论,采用有限体积法计算出定子通风沟内多元流场流速的分布,进而确定出表面散热系数,并把所得出的各表面的散热系数代入温度场进行计算.通过对考虑流场具体分布时的温度场计算结果与传统的计算结果、解析法计算的结果和实测值的比较,说明了本方法计算结果的准确性.将不同入口风速和不同入射角的径向通风沟内流场和散热系数的分布分别进行了比较和分析,得出了一些有益的结论.