自激振荡剪切层涡流演变研究及热流道设计

流体边界层的运动特性对管道能量交换系数变化有重要影响,基于时均分部对自激振荡腔室进行划分,分析脉冲射流剪切层中边界层的流速变化.以流体流速和努塞尔数表示壁面换热性能,并分析了自激振荡腔室出流管道剪切涡流演变规律.结合自激振荡腔室有限元模型,采用大涡模拟数值方法,分析截切层涡流的演变及其对换热的影响.计算得到不同自振腔出...     

基于剪切涡流运动的自激振荡脉冲射流减阻特性

流体运动特性对管道近壁面阻力变化有重要影响。以速度梯度和切应力线性表示壁面摩擦阻力,分析了自激振荡腔室出流管道剪切涡流演变规律及圆截面涡流层次分布状态变化。采用大涡模拟数值方法,计算得到出流管道某轴切面及法向面的瞬时速度和平均速度、不同上下游管径比下出流管道的壁面切应力以及不同长径比下出流管道的法向速度梯度。研究结果表明:自激振荡脉冲射流流动受反向助推涡影响具有强烈三维特性,射流流型呈现"波浪式"运动且发生周向偏转,射流流速及流型均发生周期性波动变化;当自激振荡腔室上下游管径比大于1时,出流管道壁面切应力开始减小,且随腔室上下游管径比增大,切应力缩减率最大达到约30%,壁面摩擦阻力随之减小;自激振荡腔室长径比在0.55时射流最大法向速度梯度波动幅值达到最大,当长径比继续增大时,出流管道内射流法向速度梯度逐渐减小,摩擦阻力亦随之减小。研究结果可为自激振荡脉冲增输装备设计及优化提供理论基础与科学依据。     

小尺度圆形通道内流动换热特性试验研究

对圆形细通道流动与换热特性进行了试验测量,着重考察了通道几何参数(直径、长度)对其流阻系数和换热系数的影响规律,试验中雷诺数Re范围为500～5000.研究结果表明:通道直径越小,通道内流体的流阻系数越大,换热系数越大;通道长度越长,通道内流体的流阻系数越小.这将为圆形细通道的应用提供参考.     

盘管内冰浆换热特性试验研究

为了探明冰浆输送过程中换热规律,搭建冰浆流动换热测试试验台,试验研究了入口含冰率、管径以及流速对冰浆换热特性的影响规律。结果表明：冰浆的换热量随流速和管径的增大而增大,随含冰率先增大后减小,且存在极大值,此时冰浆流速为2 m/s,入口含冰率为6%,最大换热量为3.02 kW;以换热阻力比（单位管长换热量与压降的比值）为评价标准寻找冰浆流动的最佳状态点,发现当管径为20 mm、流速为0.5 m/s且入口含冰率为6%时,换热阻力比达到最大,最大值为16.42 W/Pa,此时达到冰浆流动换热过程的最佳工况点,单位阻力耗散能量下所能提供单位管长换热量最大。研究结果可为冰浆在盘管内输送过程中出现分层、聚集和冰堵等问题的解决提供参考。     

气体压力对气流冲击平板换热特性的影响研究

对气流冲击平板不同工况换热特性进行数值模拟,分析随着压力降低舱内设备换热特性的变化规律,并与经验公式进行对比研究。随着压力的降低,平板发热面换热系数降低,但降低的幅度会随着与来流方向的不同而不同。研究结果对密闭舱内设备的通风系统设计提供一定的理论依据。     

层状复合板层间剪切强度的研究现状

阐述了层状复合板层间剪切强度的概念和实验方法，介绍了现有的界面结合机理和类型，综述了影响复合板层间剪切强度的因素，主要有表面处理、液态相合金化、复合温度和复合工艺等，并提出了研究层状复合板应重视的问题。     

含分层复合材料层合板剪切屈曲的实验研究

对含分层损伤的复合材料层合板在纯剪切条件下进行屈曲试验,并通过对试验载荷-应变曲线及损伤形貌的分析以及试验结果和有限元模拟结果的比较,得出复合材料层合板预制分层损伤面积对其剪切屈曲性能的影响.结果表明,试验件含分层损伤面积越大,其破坏载荷越大,而对应的破坏应变越大,因此分层损伤会降低复合材料层合板的承载力和刚度.含分层损伤的层合板试验件其屈曲临界载荷随着分层损伤面积的增加而减小,抗屈曲性能也随之降低.     

纵向节距对锯齿螺旋翅片换热管特性影响的试验研究

锯齿螺旋翅片管是在连续螺旋翅片管基础上发展而来的强化换热管型,具有易于制造、翅化比大,换热系数和翅片效率更高等优点,在大型气体换热设备中具有广泛的应用前景.为获得管束布置结构对锯齿螺旋翅片换热管特性的影响,在分析其影响机理的基础上对9个锯齿螺旋翅片管错列管束进行试验研究,获得纵向节距S2对锯齿螺旋翅片管束换热与阻力特性的影响规律,并提出相应的关联式.试验结果表明:在相同雷诺数Re和管束横向相对节距S1/do下存在最优管束纵向相对节距S2/do使得翅侧努塞尔数Nu与综合换热性能j/f(Colburn传热因子与摩擦因子比值)最大;翅侧欧拉数Eu随S2增大而减小;在试验研究的S2/do=2.41～3.07范围,选取较优S2可使管束翅侧Nu数提高6%且Eu数稍有减小,管束j/f可相应提高约7%.     

低沸点工质在水平蒸发换热强化管内换热特性研究

本文通过分析作者和国内外文献有关低沸点工质在水平螺旋翅片管内蒸发换热特性实验数据，讨论了热流密度，质量干度和质量流速对局部换热系数的影响，并将实验数据与现有的螺旋翅片管换热关系式的计算值进行比较，结果表明，ｋａｎｄｌｉｋａｒ的关系式具有是确的流动沸腾换热机制及一定的精度。为提高其通用性和精度，本文提出了进下不改进Ｋａｎｄｌｉｋａｒ关系式的具体设计想，从而为优化设计螺旋翅片管，研制高效蒸发强化管提代     

乙醇水溶液脉动热管传热特性研究

以体积分数为50％的乙醇水溶液为工质,在充液率为50％的情况下,对多环路脉动热管的传热特性进行试验与机理研究,并与无水乙醇的传热效果进行对比.结果表明,采用乙醇水溶液的热管热阻明显低于无水乙醇脉动热管的热阻,并且加热功率的极限值较高.当倾角为90°时,采用乙醇水溶液的热阻值最低约0.1℃/W,传热极限约为300W.采用无水乙醇作为脉动工质,倾角为60°时的热阻为采用酒精水溶液的1.34～1.49倍,倾角为30°时的热阻为1.28～1.50倍.     

板式脉动热管强化传热方法研究

为了研究板式脉动热管的传热性能强化的方法,对原型和改进型两种不同板式脉动热管传热特性进行数值分析比较。基于VOF方法建立板式脉动热管汽液两相流动及相变传热三维非稳态数学模型,仿真得到不同加热功率条件下热管内流型演化和温度分布。仿真结果表明,改进型脉动热管在高功率阶段,整体等效热阻小于原型。     

应用于相变蓄热的脉动热管换热器在不同倾角下放热性能的试验研究

设计了一套脉动热管相变换热装置,并在搭建的试验台上对不同倾角下脉动热管换热装置的总放热时间和相变潜热放热时间进行了试验测定。结果表明脉动热管相变换热装置在0°、30°、60°、90°倾角下,0°角冷却的放热总时间和相变潜热换热时间均最少,90°倾角下放热总时间和相变潜热放热时间最长。增大冷却水流量,总放热时间和相变潜热放热时间均会减小,但当冷却水流量达到一定值时,继续增大冷却水流量,总放热时间几乎不再变化。冷却水初始温度越低总放热时间和相变潜热放热时间均有较大减少,水槽内冷却水最终温度差别不大。     

湍流边界层内钝体扰流的流动与传热特性

应用大涡模拟方法对小尺度开缝圆柱涡流发生器强化传热和流动减阻的机理进行研究。水平开缝圆柱置于充分发展湍流边界层内,分析不同间隙比对开缝圆柱尾流、湍流边界层拟序结构以及槽道底面流动与换热特性的影响。为验证所采用数值方法的准确性与可靠性,将矩形空槽道的计算结果与前人直接数值模拟结果及与采用相关准则关系式所得结果进行对比。计算结果表明：湍流边界层内钝体扰流的尾迹流与壁面边界层的相互作用能够显著提高槽道的换热性能。与未开缝的基准圆柱相比,间隙比小于2.0时,开缝圆柱通道的整体热性能较好;间隙比为2.0时,其综合性能系数最大;间隙比大于2.0时,整体热性能较差。与矩形空槽道相比,最大努塞尔数可提高17.45%,最小摩擦因数可减小4.94%。     

矩形带肋通道中脉动流强化换热数值研究

为了提高燃气轮机叶片内部对流冷却,采用脉动蒸汽流取代稳态蒸汽流作为内冷介质。利用数值计算方法研究脉动蒸汽流在矩形带肋通道中的强化换热能力。通过与稳态蒸汽流的对比,分析了非稳态脉动流的脉动频率、脉动幅值和雷诺数对换热效果的影响。计算结果表明,脉动流对换热的影响取决于流体压力梯度的大小,当脉动的蒸汽处于逆压梯度区间,逆压梯度越大瞬态换热更强。而顺压梯度有稳定流体的作用,在顺压梯度时间区间,有瞬时的换热甚至低于稳态流体冷却的情况出现。     

微通道换热器结露工况下换热特性及其影响的 试验研究

微通道换热器因体积小、制冷剂充注量少、换热效率高等优点,已被广泛应用到汽车空调和空调系统的冷凝器,但作为蒸发器使用时,会因换热器表面空气结露而影响换热性能。以微通道换热器为研究对象,分析在结露条件下,不同的入口空气湿度、风速和微通道换热器布置倾角等参数对微通道换热器的出口空气温度、空气侧压降、换热量和换热系数的影响程度,研究发现:空气入口湿度对微通道换热器出口空气温度影响较大,相对湿度提高10%,出口温度约提高1.3℃;迎面风速对换热器空气侧压降影响很大,风速从1.5 m/s提高到3.0 m/s,压降增加一倍以上,风速大小为2.5 m/s时,换热器换热效果最佳;换热器倾角较入口相对湿度和迎面风速对微通道换热性能影响较小。     

强制冷却下闭式回路脉动热管启动性能的试验研究

针对闭式脉动热管搭建试验平台,用紫铜管做试件,管内径2.7mm,全长1384mm,6弯头,丙酮为工质,采用底部电加热、上部分别采用强制对流冷却和自然对流冷却,分析了强制对流下脉动热管的启动特征及性能,对比了不同冷却方式对脉动热管启动性能的影响。结果表明,脉动热管在强制冷却下存在两种启动方式:低功率下呈现间歇性温度突变型启动特征;高功率下呈现光滑缓慢连续启动特征并可以稳定运行。强制对流冷却方式不仅能够改善脉动热管传热,更有助于脉动热管的稳定运行。     

复合中空热管传热性能研究

为了解决工业中的大量低品质烟气余热的回收利用和烟气酸露点腐蚀导致设备容易失效的工程问题,提出了一种复合中空热管传热元件,介绍了其结构及工作原理;对其内部传热机理进行了分析,并对其启动特性、等温性能和传热性能进行了试验研究。研究结果表明:复合中空热管在外管壁温度30℃时,加热时间2 min之内就能正常快速启动工作;在自然空气对流冷却条件下,具有较好的等温特性;复合中空热管的传热系数随着冷却水雷诺数的增加而增加;在加热蒸汽温度低于125℃的低温蒸汽加热条件下,当冷却水的雷诺数为6650时,复合中空热管的传热系数为1350W/(m2.℃)。试验研究结果为复合中空热管换热器的工程应用提供了基础。     

脉动能交换器的脉动能转换特性

针对柱塞泵引起的压力脉动问题,运用脉动交换技术将脉动传递至喷雾蒸发制盐系统,实现双效节能.为了研究其脉动转换规律,运用数值模拟方法分析了在不同弹簧弹性系数、脉动相对振幅与频率下,进口平均脉动压力逐渐增大时脉动能交换器内部管路脉动压力与活塞做功的变化规律.结果表明:在高压、高脉动振幅及较高脉动频率条件下脉动能转换成机械能...     

振荡热管研究进展及展望

介绍了目前空冷强迫对流解决微小空间高热流密度散热方案中一种极具前途的传热元件一振荡热管的原理、结构和特点,概括分析了国内外的理论研究和实验研究情况,同时列举了振荡热管在电子散热领域的一些实际应用,并在分析有关文献的基础上为进一步的研究做了展望。