通道内柔性体流固耦合对流动和换热的影响

以新型冲孔矩形涡流发生器流道内的流动与换热为背景,模拟了流道内插柔性体的流固耦合对流换热过程,研究柔性体涡流发生器的振荡对通道内涡量场及其换热性能的影响,探究通道内柔性体流固耦合强化换热的机理。结果表明:柔性体在变形过程中会使流场中产生尾涡,且当其在一个拍打周期内达到最大弯曲程度时,尾涡会在后缘脱落到尾流中,使得冷、热流体剧烈掺混,从而起到强化换热的作用;随着Re的增大,换热强度提高得更快,在Re=3 000时通道中安装单个柔性体涡流发生器可以使通道对流换热强度提高39.4%。     

流道内涡街诱导弹性体振荡强化传热分析

以具有固定扰流圆柱的冲孔矩形涡流发生器通道内换热强化为研究对象,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)法模拟了流道内涡街诱导弹性体振荡强化换热现象。通过对比分析流道内的流动损失E、净换热量Q和热效率因子η,研究了弹性体抗弯刚度及安装角度对通道内流体流动和换热的影响。结果表明：流体经刚性圆柱产生涡街,诱导弹性体发生振荡,尾涡在弹性体达到最大形变时从后缘脱落进入下游中,其形成的二次流不断扫掠热边界层,使得壁面附近热流体与来流冷流体相互掺混,从而有效强化换热;抗弯刚度越低,弹性体振荡位移越大,在低流动损失前提下产生的净换热量越高,从而显著提高换热效率;弹性体安装倾角为π/4、抗弯刚度为0.25时净换热量提升最显著,较常规通道提升88.5%,较刚性体通道提升82.7%;热效率因子在采用弹性体的通道内均高于刚性体情况,弹性体安装角度β为π/2时热效率因子最高,且其在弹性体任何抗弯刚度下较常规通道均有提升。     

矩形肋片导流角度对内冷通道流动与换热特性的影响

利用数值模拟方法分析了矩形仿螺旋肋片内冷通道中肋片导流角度对内冷通道三维流场特性、换热特性以及流动阻力特性的影响。数值计算结果表明,肋片导流角度对内冷通道的流动与换热特性具有较大的影响。流场中冷却介质螺旋流动的强度随着肋片导流角增大而增强,肋片导流角度越大则内冷通道的换热强度越强,同时通道中流动阻力也明显增大。从内冷通道的综合换热效果来看,当肋片导流角度为7。时,矩形仿螺旋肋片内冷通道的综合换热效果最好。     

旋转对涡轮工作叶片内冷通道换热影响的研究

为了获得涡轮工作叶片内冷通道的换热特性,采用非结构化网格及standard k-ε紊流模型,求解三维N-S方程,对带60°肋和气膜孔出流的旋转矩形通道内的三维流场进行了数值模拟,近壁面采用增强壁面函数处理.气动参数为:通道入口雷诺数60000,罗斯贝数0.22,气膜孔总出流比0.22.重点分析了静止通道和不同旋转方向的旋转通道的换热系数分布.计算结果表明,静止通道由于肋的存在使换热显著增强,不同的旋转方向对换热强化的效果不同,顺时针旋转时的增强效果要高于逆时针旋转时的增强效果.     

带肋矩形直通道内的冷却空气换热特性研究

采用ANSYS CFX商用软件对带肋矩形直通道内的冷却空气换热特性进行了数值计算,并与文献[4]的实验数据进行了对比,分析了雷诺数Re和肋片角度对努塞尔特数Nu的影响。结果表明:Nu数计算平均值与实验值的变化趋势一致,但计算结果大于实验值;由于肋片的扰流作用,在两个肋片之间的壁面区域产生了两个旋涡,强化了冷却空气与固体壁面的换热;随着Re数的增大,Nu数增大,平均摩擦阻力系数也增大;当肋片角度在45°～60°之间时,冷却通道的强化对流换热效果最好。     

矩形截面螺旋通道内流体绕管流动特性的数值研究

基于Fluent软件采用数值计算方法建立了混合计算模型,对螺旋通道和直通道内流体绕换热管的换热特性进行研究,对比了2个通道中流体绕换热管流动的热工特性。结果表明:螺旋通道内侧脱点角度小于外侧脱点角度,且脱点均分布在湍流区域内;螺旋通道比直通道具有更高的Nu_m;β=15°和20°螺旋通道换热管壁面迎风侧Nu_m相比直通道分别提高4.0%和4.5%,背风侧则分别提高14%和18%;当螺旋角β=40°附近,螺旋通道达到最佳强化换热管壁面换热效果,螺旋通道内换热管壁面Nu_m相比直通道提高19%。     

带扰流片的矩形直通道内的流动与换热

建立了矩形直通道内三维可压缩流动与换热模型 ,对来流雷诺数Re在 1× 10 5～ 3× 10 5范围内 ,带顺排和错排扰流片的通道内部对流换热过程进行了模拟计算。计算结果表明 ,矩形扰流片具有明显的强化冷却效果 ,扰流片表面的对流换热系数明显高于光滑表面的值 ,有扰流片区域的壁面温度明显降低 ;错排扰流片与顺排扰流片相比 ,对流换热系数增大 4 %左右。计算结果归纳了传热和流动压降关系式。     

纵向涡发生器作用下矩形通道内脉动流流动换热性能研究

对安装渐缩式纵向涡发生器与椭圆支柱组合的矩形通道内脉动流动换热性能进行了非稳态三维数值模拟研究,计算考察了不同Re、脉动频率ω以及振幅A对通道内强化传热和压力损失的影响。研究结果表明:在脉动流动的影响下纵向涡发生器的传热能力得到了强化。随着脉动频率ω和脉动振幅A的增加,矩形通道内整体传热能力的强化效果增强;随着Re的增大,强化效果逐渐减小。随着脉动频率ω和脉动振幅A的增大,矩形通道内E_f的波动振幅增加;随着Re的增大,E_f的波动振幅减小。     

旋转对梯形扰流柱通道流动及换热的影响

采用数值模拟的方法,对在旋转情况下的有弦向出流的梯形扰流柱通道内的三维流场进行了模拟研究。重点研究了在固定出流比的情况下,不同转速对扰流柱通道内的流动情况及端壁平均换热系数的影响。计算结果表明：R_o不为0时,通道内的流场与静止时相比有较大变化,在扰流柱区域内的扰动强度明显增大,流动更加紊乱,在扰流柱区域和无柱区域内均有涡旋现象发生;当Re数一定时,通道的压降和端壁的平均换热系数随着旋转数R_o的增大而增加;旋转对扰流柱通道的压降和端壁换热系数有明显影响,旋转对扰流柱通道流动及换热的影响随通道数Re数的增大而增强。     

窄通道内流动沸腾强化换热研究进展

窄通道具有结构紧凑、传热效率高等优点。随着科技发展,窄通道已经成为强化换热的常用结构形式之一,被广泛应用于各种换热设备。由于窄通道内间隙内气泡的尺寸受限,气泡在发展过程中会受到挤压而发生变形,带走大量的潜热,引起汽液界面的扰动,换热性能较常规通道有很大区别。本文综述了窄通道内的主要流型及转变准则;介绍了几何与工况参数变化对窄通道内换热效果影响的传热实验研究;分析了窄通道中传热机理以及两相摩擦压降机理,并对关联式进行了总结与评述;对窄通道内强化换热的机理与进一步强化换热的方法进行归纳总结;结合目前实验与理论研究总结了现存问题,为窄通道内流动沸腾强化换热的进一步研究提供了参考。     

强化传热技术在小型烟,火管锅炉中的应用

本文在一小型立式天然气热水锅炉的烟道内插入三维波纹板——一种高效管内强化传热元件,使该自然引风热水锅炉在无外加泵功条件下,效率由原来的43%提高到70%。事实证明:三维波纹板具有良好的强化换热性能,是一种可应用于实践的新型强化传热元件.     

三角形阻流件几何参数对传热系数影响的数值研究

对设置三角形阻流件的水平矩形通道内的换热问题进行了二维数值模拟,在Re=1500～35000范围内,研究了阻流件顶角大小和高度对恒热流加热壁面的水平通道内的对流传热系数的影响状况.结果表明:当Re≤8000时,阻流件顶角的变化对Nu数影响不明显;当Re＞8000后,随着顶角α的增加,Nu数先上升后下降;当顶角在30°时,换热效果最好.阻流件高度对Nu数的影响很大,在相同的顶角下,高度越高,Nu数越大.     

环形通道内强化传热综合热力性能分析及评价

针对强化换热元件的综合热力性能分析和评价问题，建立了环形通道内强化传热综合能力性能分析方程，并以纵掠针肋套管换热元件强化传热为例介绍了其应用。     

肋片振动对带肋矩形通道内流动和换热影响的数值研究

基于Fluent动网格及UDF编程技术对二维流场中振动带肋矩形直通道的流动与换热特性进行了数值模拟,分析了振幅和频率对其换热特性的影响。数值计算表明,相比于静止的带肋矩形直通道的换热,振动对其换热有一定的影响,并且随着振幅和频率的提高,振动强化换热效果越显著;振动同时也使通道内的流场结构发生了改变,振幅和频率的提高都能使通道内的静压迅速地增加,振动时静止通道内两肋片之间尺度大小不一的两个漩涡随着振幅、频率的提高,漩涡尺度相继变小,直至最后都被主流带走。     

基于场协同理论的强化传热综合性能评价因子

从场协同原理出发,提出了基于场协同理论的无因次性能因子来综合评价换热表面的强化传热效果。为表述其正确性,列举了螺旋扭曲扁管及波纹板通道两个例子,进行三维数值模拟,计算了无因次性能因子并将其与传统的强化传热评价因子进行比较,结果表明:两者趋势一致,能够反映换热表面的综合性能,可以将其作为强化传热综合性能的评价参量。     

新型强化换热元件—轧槽管的性能和节能效益

一、前言 节能是当前世界各国面临的共同性问题。节能就是要千方百计地提高能量的利用效率,以降低单位产品或产值的能耗。为此,对传统的以光滑管为换热元件的列管式换热设备进行技术改造很有必要。近二十年来,我国在研究和开发新型强化换热元件方面做了大量的工作,取得了较大进展,相继出现了多种强化换热管。其中,轧槽管被认为是强化传热效果比较好的新型换热管之     

关于管内单相对流换热强化的极限问题

从场协同理论出发,分析了通道内表面全部为射流冲击换热表面时的极限换热率;将全射流冲击管内换热与普通流动管内换热进行了比较。给出了层流和紊流工况下全射流冲击换热可能达到的最大强化比。针对相同R e,分析得出:在层流充分发展段,全射流冲击通道的强化极限是16.9倍;在紊流充分发展段是3.5倍。综合现有各种通道内强化换热的研究结果进行比较,其换热率均低于全射流冲击管内换热率,其中层流工况以折流翅片式通道和交叉缩放椭圆管的换热率与极限换热率最为接近;紊流工况以内插螺旋丝强化管最为接近。     

分离结构扰流柱的叶片通道流动与换热数值研究

应用-两方程模型对分离结构扰流柱的叶片内冷通道的换热与流动进行了三维数值模拟研究,扰流柱的布置按简单叉排方式。计算结果表明:在本文的参数范围内,与完整扰流柱相比,分离结构扰流柱的换热效果略有增强,而阻力系数随之增大,分离位置居中的扰流柱通道的换热效果最好。随着开缝厚度的增加,通道表面换热效果和流动阻力系数均先略有增大而后逐渐减小。     

电阻炉炉膛内的辐射换热分析

本文通过对电阻炉炉膛内的辐射换热分析,得出:1)提高炉壁内表面黑度,并不能强化炉内的辐射换热,亦达不到节能的目的;2)提高电热元件的黑度(对电热元件表面涂以高黑度[ε≥0.95]涂料),可有效地强化炉内的辐射换热,同时可节能;3)增强炉壁的保温性,对强化炉内辐射换热效果甚微等等。     

线-板结构离子风发生器强化通道内对流换热的数值研究

离子风发生器是利用电晕放电引起空气流动的一种装置。利用COMSOL Multiphysics软件建立了基于线-板电极结构离子风发生器的计算模型,对离子风发生器强化通道内对流换热的能力开展了数值模拟研究。针对入口风速、发射极电压、初速度方向以及电极水平间距这4个关键因素进行研究,分析了4种因素对强化换热效果的影响。模拟结果表明:在入口风速较小时,离子风对换热的强化效果更好;当发射极电压较高,离子风射流和主流方向相反时,离子风的扰动作用更剧烈,对换热过程有更加显著的增强作用。而电极水平间距则存在最优值,可以使换热效果达到最优。