管内湍流的摩擦系数方程

本文提出了计算流体在水力学光滑管与粗糙管内湍流流动时摩擦系数的两个显式方程,并且将此两式与Colebrook式(4)、Churchill式(13)和其他人提出的式(11)、(12)、(14)、(16)、(15)进行比较,同时都以Murin's的实测数据进行检验,结果表明本文提出的两个公式简便易用,具有足够的准确度。     

纳米流体圆管内的湍流流动特性

采用Eulerian-Eulerian模型和Eulerian-Lagrange模型研究了TiO2-水纳米流体在水平管内的湍流流动特性,并与实验结果进行对比分析,探讨了不同模型中各种相间作用力的影响。从微流动角度探索纳米流体的流动本质,从而进一步揭示其传热强化机理。结果表明:在壁面附近,纳米颗粒与水存在着明显的速度差异,相间的动量交换十分明显,从而强化了局部微流动,导致边界层变薄。纳米颗粒在整个流场内部是不均匀分布的,使得边界层内部换热能力得到大幅度增强。纳米流体流动特性的改变是影响其强化换热的主要因素。     

纳米流体圆管内的湍流流动特性

采用Eulerian-Eulerian模型和Eulerian-Lagrange模型研究了TiO₂-水纳米流体在水平管内的湍流流动特性,并与实验结果进行对比分析,探讨了不同模型中各种相间作用力的影响。从微流动角度探索纳米流体的流动本质,从而进一步揭示其传热强化机理。结果表明：在壁面附近,纳米颗粒与水存在着明显的速度差异,相间的动量交换十分明显,从而强化了局部微流动,导致边界层变薄。纳米颗粒在整个流场内部是不均匀分布的,使得边界层内部换热能力得到大幅度增强。纳米流体流动特性的改变是影响其强化换热的主要因素。     

SK型静态混合器流体湍流时传热性能的研究

为了获得SK型静态混合器的传热性能,将不可压缩流体在静态混合器中的螺旋形运动分解成直线运动和旋转运动,依据普兰特-台劳模型运用传热学的理论分别求解两种运动端流情况下的传热效率,进行叠加后得到SK型静态混合器湍流时努塞尔特准数理论计算式,再考虑到推导过程中的各种近似而用修正系数加以修正.以水为实验介质对SK型静态混合管的传热性能进行了实验测量,在一定的雷诺准数和普兰特准数范围内测得努塞尔特准数理论计算式的修正系数.     

管内湍流传热膜系数的计算

本文建议,在计算管内湍流传热膜系数时,采用Ｇｎｉｅｌｉｎｓｋｉ公式比采用Ｄｉｔｔｕｓ－Ｂｏｅｌｔｅｒ公式准确性高,理论性强,公式结构合理,可供管式换热器设计或校核时参考和应用。     

湍流中粒子—流体间的传质

通过对已有各种两相湍流传质理论的剖析，指出颗粒与流体间相对速度的大小是确定传质系数的关键。通过分析湍流场中粒子的运动，认为在不同尺度涡旋中，液固间的相对速度是不同的，传质系数也不相同，提出用能谱加权的方法求取总传质系数。以此为基础得到的模型与本文及文献中不同体系的实验结果比较后发现，在流速、粒径、粒子密度、温度、浓度、管径等条件变化较大的情况下，模型均能较好地预测传质系数的变化规律。     

湍流中粒子－流体间的传质

通过对已有各种两相湍流传质理论的剖析，指出颗粒与流体间相对速度的大小是确定传质系数的关键。通过分析湍流场中粒子的运动，认为在不同尺度涡旋中，液固间的相对速度是不同的，传质系数也不相同，提出用能谱加权的方法求取总传质系数。以此为基础得到的模型与本文及文献中不同体系的实验结果比较后发现，在流速、粒径、粒子密度、温度、浓度、管径等条件变化较大的情况下，模型均能较好地预测传质系数的变化规律     

水力旋流器内流体流动的湍流数值模拟研究进展

对水力旋流器内流体流动的湍流数值模拟研究进行了综合介绍,并就各种水力旋流器的湍流模型进行了分析和评述,提出了水力旋流器的湍流数值模拟研究的新方向。     

减阻型纳米流体在圆管内的流动和换热特性

实验测定了在Reynolds数4000～16000范围内,质量分数0～0.5%的石墨、多壁碳纳米管、Al₂O₃、Cu、Al、Fe₂O₃、Zn纳米粒子加入到100～400 mg·kg^-1浓度的十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)减阻剂中所制备的减阻型纳米流体的摩擦阻力系数和对流传热系数。结果表明:在CTAC中加入水杨酸钠(NaSal)与去离子水所配制的减阻剂具有一定的稳定性和很强的减阻特性,当减阻剂浓度为200 mg·kg^-1时其减阻特性最优。石墨纳米粒子在增强对流换热和减少流动阻力方面具有较佳的综合性能,当石墨纳米颗粒质量分数为0.4%时,其综合性能因子K是去离子水的5倍。最后给出了减阻型石墨纳米流体在圆管内的流动阻力和换热关联式,其计算值和实验值吻合良好。     

关于流体流型判据的分析

对于流体有层流和湍流两种截然不同的流动型态，它们的性质差别很大．研究它们需用完全不同的研究方法。因此判别流型是解决一切关于流体问题的前提。本文从著名的雷诺实验入手，说明为什么应采用雷诺数这个无量纲数作为判据较为合适，并分析了不能用临界流速作为判据的原因。     

SK型静态混合器流体湍流阻力的研究

为了获得流体在SK型静态混合器中湍流流动时的流动阻力规律,提出一种新的流体阻力的计算模型。在流体不可压缩的假设前提下,将流体在SK型静态混合器中的螺旋形运动分解成轴向直线运动和环向旋转运动。在流体作湍流流动时,运用流体力学理论,分别求解出流体作2种运动时所产生的流体阻力的计算式,然后进行叠加得到SK型静态混合器湍流时流体阻力理论计算式。以水为实验介质,对SK型静态混合器流体湍流阻力进行了实验测量,回归出实验公式。与理论结论进行比较分析,得出流动摩擦系数与雷诺数的负0.25次幂呈线性关系的结论。     

流体在不锈钢管道中逞湍流流动的阻力测定与分析

本实验装置是针对化工生产中流体流动基本过程而设计的。根据实验结果利用线性最小二乘法拟合了λ与Re的关系 ,由于实验所得的数据有一部分进入了极度湍流区 ,所以在本文也尝试了用非线性最小二乘法拟合所得的数据 ,并给出了非线性的log(Re)与log(λ)回归方程 ,实验得到的结论对工业生产有一定的指导作用。     

流体在粗糙管管内及管隙间湍流流动阻力与传热的数据关联

本文分析了流体在规整型粗糙强化管束的管内和管隙间的流动和传热特性,讨论了湍流流体在规整型粗糙壁面上和在光滑壁面上动量与热量传递的差别,推导出光滑管和粗糙管管内及管隙间湍流流动的流体摩擦阻力系数和传热准数方程的关联式,并能较好地关联螺旋槽管、螺旋低翅片管和缩放管管内与管隙间的流体阻力和传热的实验数据.     

运用kε模型模拟计算膜管内的二维湍流流动

运用k ε模型成功地建立了适用于微滤、超滤管式膜湍流流动的数学模型。对所建数学模型进行离散化处理,壁面条件采用了壁面函数法,在此基础上编制了模拟计算程序。用该模型模拟计算了不同渗透通量下管内二维速度分布和压强分布,模型的可行性和可靠性获得了验证。模型的建立为模拟计算膜管内的传质分离过程和预测通量奠定了基础。     

换热器中流体返混模拟计算的新方法

用循环模型对换热器中流体返混进行了模拟计算。结果表明流体返混对换热器中流体温度分布和换热速率均具有一定影响,与其它模型比较,该循环模型用于换热器流体返混模拟诸时,既可得到能描述流体温度分布的一个简单数字解析解,又可采用原活塞流基础上的“对娄平均温差”法进行换热速率的计算。     

气体在热交换器管内呈稳定湍流时给热系数的图解法

气体在管内呈稳定湍流时的给热系数可用下式表达:Nu=0 .023Re0·sFro·4(1)功50的无缝钢管时的给热系数是多少?解:从附图中可解得 。=18.2千卡/米“·小时·℃ d二压下 入__之几一剑U 0公式内符号二一。.。23粤(训丫‘’(卫鹦旦丝、““(:) 肋\户I\八I因得化简:。一1·51鳄岁岁入影(3) 。)中值得注意的匙61~嘿类黔竺仅仅是流体性质和温度的函数,因此方程(3)可改写成: _臼0.a二子二而 忆乙一甲(4)式中:丹=注中*式句~立空少”’ 120C,o’4 a—给热系数(千卡/米2·小时·℃)Nu—努塞尔特准数Re—雷诺准数Pr—普兰特准数 入—流体的导热系数…     

可吸入颗粒物在管内湍流流动时的动力学特性及热泳沉积

The kinematical characteristics and thermophoretic deposition of inhalable particles with the diameters of 0-2.5μm （hereafter referred to as PM2.5） suspended in turbulent air flow in a rectangular duct with temperature distribution were experimentally studied. Particle dynamics analyzer （PDA） was used for the on-line measurement of particle motion and particle concentration distribution in the cross-sections of the duct. The influences of the parameters such as the ratio of the bulk air temperature to the cold wall temperature and the air flow rate in the duct on the kinematical characteristics and the deposition efficiencies of PM2.5 were investigated. The experimental re- sults show that the deposition efficiencies of PM2.5 mainly depend on the temperature difference between the air and the cold wail, wffile the air flow rate and the particlecon~centration almost affect hardly tile clep0si-tion-effi ciency. The radial force thermophoresis to push PM2.5 to the cold wail is found the key factor for PM2.5 deposition.Based on the experimental results, an empirical modified Romay correlation for the calculation of thermophoretic deposition efficiency of PM2.5 is presenlext. The empirical correlation agrees reasonably well with the experimental data.     

三角形螺旋夹套内流体的湍流流动及换热模拟

对三角形螺旋夹套内流体的湍流流动及换热性能进行了模拟,得到了充分发展条件下恒定热流加热时釜内湍流流体的速度场,分析了雷诺数(Re)和无量纲曲率(k) 对流体阻力和换热性能的影响,并由模拟数据拟合出平均阻力系数及平均努赛尔数的关联式. 结果表明,湍流流动中,夹套内流体的二次流动为稳定的二涡结构,随雷诺数增大,二次流强度和湍动能均增强. 由于离心力的作用,外壁面的阻力系数远大于内壁面. 换热面上局部努塞尔数的峰值出现在靠近二次涡中心位置的换热壁面处,换热面中心处的局部努塞尔数约为峰值的85%. 随Re和k增大,峰值处的局部努塞尔数值增大最明显,流体的平均努塞尔数及阻力系数均增大. 在所模拟的范围内,三角形螺旋夹套的效率因子E>3.7,且随Re和k增大,E逐渐增大.     

内螺纹管内金属氧化物-水纳米流体传热特性的数值模拟

利用计算流体力动力学方法对恒定热流密度内螺纹铜管中的Fe2O3-水和Al2O3-水纳米流体的换热特性进行数值模拟,分析了纳米流体的质量分数、Re数和管道的不同水平位置对对流换热系数的影响,并将模拟结果与实验结果进行了对比,得到的模拟结果与实验结果趋于一致。模拟结果表明:在Re数为1000~2000的范围内,内螺纹铜管的径向与轴向方向上,Fe2O3-水纳米流体的传热效果好于同等质量分数的Al2O3-水纳米流体,轴向方向上,当Al2O3-水纳米流体的质量分数为0.4%时,对流换热系数最大提高38.8%。Fe2O3-水纳米流体的质量分数提高0.3%时,对流换热系数最大提高26.5%,而Re数变化对对流换热系数的影响要更强一些,最大提高78%。Fe2O3-水和Al2O3-水纳米流体的对流换热系数增长趋势的最佳质量分数在4%左右。     

用考虑颗粒尾涡效应的双时间尺度耗散模型模拟流体的湍流变动

Presently developed two-phase turbulence models under-predict the gas turbulent fluctuation, because their turbulence modification models cannot fully reflect the effect of particles. In this paper, a two-time-scale dissipation model of turbulence modification, developed for the two-phase velocity correlation and for the dissipation rate of gas turbulent kinetic energy, is proposed and used to simulate sudden-expansion and swirling gas-particle flows. The proposed two-time scale model gives better results than the single-time scale model. Besides, a gas turbulence augmentation model accounting for the f＇mite-size particle wake effect in the gas Reynolds stress equation is proposed. The proposed turbulence modification models are used to simulate two-phase pipe flows. It can properly predict both turbulence reduction and turbulence enhancement for a certain size of particles observed in experiments.