矩形微通道内流体流动特性的数值研究

对矩形微通道实体模型进行简化处理,并建立微通道内流体流动的数学模型.设定矩形微通道水力直径Dh=120～480 μm,入口雷诺数Re=ll.9～3 817.1,以20℃蒸馏水为流动工质,借助FLUENT分别对不同水力直径的三组矩形微通道内流体流动特性展开数值模拟研究,并将数值模拟结果与理论预测值及其他学者的研究结论进行对比.结果表明:随着微通道水力直径的减小,摩擦阻力系数、速度梯度和压强梯度都呈现增大趋势;在微尺度下,矩形微通道内临界Re提前,而且水力直径越小,临界Re值越小.     

微小通道内流动沸腾压降特性实验研究

通过对矩形微小通道中流动沸腾的实验,讨论了通道压降的稳态与动态特征及稳定域判别方法;对不同实验工况下压降时序进行频域分析,提出微小通道压降振荡的产生主要源于汽泡产生、传输及微小通道与入口可压缩空间或柔性空间的耦合;此外,基于AR(自回归)模型对系统实验段压降振荡进行实验建模,结果表明,较大流量时受限变形汽泡流与环状流出现时压降振荡相对较稳定;小流量时,压降不稳定性情况比较复杂,容易形成不稳定区域。     

矩形微通道中流体流动阻力和换热特性实验研究

以去离子水为流体工质,对其在矩形微尺度通道中的流动阻力和传热特性进行了实验研究。通过测量流量、进出口压力和温度等参数,获得了流体流过微通道时的摩擦阻力系数、对流换热过程中的热流通量和N u等。微尺度通道中流体流动的摩擦阻力系数较常规尺度通道中的摩擦阻力系数小,仅是常规尺度通道中摩擦阻力系数的20%~30%;且流动状态由层流向湍流转捩的临界R e也远小于常规尺度通道的。微尺度通道中对流换热的N u与常规尺度通道的显著不同。流量较小时,N u较常规尺度通道中充分发展段的小;随着水流量的增加,微通道的N u迅速增加,并很快超过常规尺度通道的N u,表现出微尺度效应。热流通量对微尺度通道中对流换热N u存在影响,其影响规律在不同流速条件下呈不同趋势,流速较小时,N u基本保持不变;而在流速较大时,N u随热流通量增加而呈增加趋势。     

竖直矩形窄通道内沸腾换热特性及液滴夹带的实验研究

对通道尺寸为1 400 mm×250 mm×2.75 mm的竖直矩形窄通道内沸腾换热特性及液滴夹带进行了实验研究,分析了不同液位、加热蒸汽流量、补液温度下换热性能以及液滴夹带的变化规律。实验结果表明：随着初始液位高度的提高会出现一个拐点,在到达拐点后,继续提高初始液位以及增加补液量将不会改变最终液位的高度;实验段的传热系数随着液位的升高先增大,并在拐点附近达到最大值,随后减小;在相对液位低时,未出现液滴夹带,而当液位逐渐接近液位拐点时,通道出口逐渐出现液体,而夹带量在液位达到拐点后迅速上升;随着加热蒸汽流量的提高,换热量的增加使沸腾换热更加剧烈,传热系数和带液量显著增大;补液温度越高,传热系数越大,但是补液温度对带液量无明显影响。     

带扰流片的矩形通道的实验研究

以高温透平叶片冷却为应用背景，对带有顺排、错排扰流片的矩形通道进行了实验研究。实验结果表明：在相同的雷诺数下，错排扰流片比顺排扰流片具有更好的强化换热效果，即便保持相同的流动阻力，错排扰流片的冷却效果仍强于顺排扰流片。     

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。     

壁面反应对微小通道内火焰影响的数值研究

本研究对微小通道内氢气/空气预混火焰进行了数值模拟。考察了微小通道内贴壁处壁面反应对微小通道内火焰燃烧特性的影响,在此基础上考察了不同微小尺度下壁面反应作用的程度。研究结果表明:微小通道贴壁处壁面反应能够抑制通道内的气相燃烧反应,其中H自由基是参与壁面反应最重要的自由基。当微小通道壁面间距为3 mm时,壁面反应的作用不太明显,但当壁面间距减少到0.4 mm时,壁面反应的作用已经不可忽视,此时必须要考虑到壁面反应的影响。     

微液滴在窄矩形通道内热泳沉积特性的研究

利用Fluent软件对微液滴随空气流在窄矩形通道内流动时的沉积情况进行了模拟,得到微液滴在窄矩形通道内的质量浓度分布和速度分布.结果表明:在存在温度梯度的情况下,微液滴会在窄矩形通道的管壁处发生沉积,且随着温度梯度的增大,微液滴在管壁处的沉积效应增强;通过增大温度梯度,可以进行微液滴的脱除.     

大长宽比矩形微通道内的气泡生长与相变传热分析

研究了液体工质FC-72在大长宽比矩形截面微通道内流动沸腾过程中的单个气泡生长情况。选取的微通道水力直径为571、762和1 454μm,通道截面的长宽比分别为20、20和10。实验中运用透明加热技术,在对微通道表面加热的同时实现了通道透明可视化。观测获取了完整气泡生长周期内的三个生长阶段,探讨了气泡形状变化的主导因素。此外,气泡生长过程中几何形状的演变与通道截面长宽比密切相关。讨论了气泡当量半径、气泡长宽比等随热流密度、面积质量流量以及微通道尺寸和形状等的变化趋势。此外,还探讨了基于气泡体积增长得到的蒸发热流密度及其影响因素,对气泡生长过程中的热量传递进行了初步的分析。研究表明,蒸发热流密度随着气泡的生长逐渐升高,当气泡开始快速指数增长后蒸发热流密度高于微通道壁面的热流密度。另外,蒸发热流密度随着面积质量流量的增加而有所降低。     

矩形通道中低肋涡流发生器抑垢效果分析研究

为了研究矩形通道内低肋涡流发生器抑垢效果特性,本文选用粒径为50 nm的MgO颗粒进行实验分析。通过安装低肋涡流发生器前后污垢热阻随时间的变化对比,改变低肋涡流发生器的高度、排列间距以及前后排列布置方式,对低肋涡流发生器的抑垢效果进行研究分析。实验结果表明:低肋涡流发生器以较小的压力损失作为代价,换取了较好的抑垢效果;低肋涡流发生器越高,抑垢效果越好;减小涡流发生器的间距,能够有效的抑制污垢沉积;前排列布置有更好的抑垢效果。     

船用方形翅片管省煤器流动阻力与传热特性的试验研究

在传热风洞试验台上,采用恒壁温方法,对4排4列共16根方形翅片管组成的管束空气侧流动阻力与传热性进行了试验研究,根据试验结果,拟合得到了阻力系数与传热系数的关联式,并与前苏联1973 计算标准方法进行了比较,结果表明前苏联方法在低风速（＜25m/s）时是可靠的,在高风速时,计算公式的误差较大,此研究的高风速条件下的翅片管流动与传热牧场生提供了试验数据。图5参7     

方形分离器入口高宽比及直段高度对分离性能的影响

为了研究结构参数对方形分离器性能的影响,设计了15个不同入口高宽比(a/b)和直段高度(h)的入口带加速段的方形分离器,每一个分离器都具有相同的直段边长(D),入口高宽比的变化范围为3.8～10.6,直段高度的变化范围为1.8D～2.8D.在大型冷态试验台上相同的运行工况下,测试了它们的分离器效率及阻力.结果表明:随着入口高宽比的增大,分离效率先增大后减小,在a/b=8时分离效率最高;随着直段高度的增大,分离效率先减小后增大,在h=2.3D时效率最低.分离器阻力随着入口高宽比增大而增大,随着直段高度的减小而减小.二者优化值为a/b=8和h=1.8D,对应的分离器阻力为1.22 kPa.     

小展弦比静叶栅气动性能试验研究

对600MW汽轮机调节级喷嘴子午面端壁收缩和相对叶高的关系进行了试验研究。同时还给出了应用弯曲叶片和顶部端面收缩的效果。     

基于图像处理的小通道内气液两相流含气率的实验研究

采用高速摄像机对水力直径为1.15 mm的正三角形小通道内气液两相流流型进行实时拍摄和图像采集,提出一种利用数字图像处理技术检测小通道内气液两相弹状流体积含气率的方法。针对小通道内两相流型中气泡间相互无遮掩的优势,利用图像处理技术对各流型图像进行消噪、边缘提取、二值化、区域标记和填充等处理,根据提出的三维气相体积计算模型得到体积含气率。最后与漂移流模型计算结果进行比较,比较和实验结果都表明:对于弹状流,该方法得到的含气率与真实值的误差在±15%以内,具有较高的测量精度;并对实验数据进行回归分析得到了截面含气率公式,可用于微小通道内气液两相流参数的在线检测,为今后微小通道内的两相流动特性研究提供参考。     

大石涧水库溢流特性与坝下河道冲刷模型试验研究

基于物理模型试验探讨了大石涧水库溢流坝的溢流特性及不同洪水工况下坝下河道冲刷特性,发现大石涧水库溢流表孔体型设计合理,泄流能力满足设计要求;溢流堰面压强分布合理,最小负压值满足规范要求,不易发生空蚀破坏;采用连续鼻坎挑流消能,对泄水建筑物的安全性无影响,但受两岸回流影响,下游护坦末端在小流量条件下会产生冲刷;下游河道主...     

变压器冷却油道中异型三通阻力特性研究

对大型变压器冷却油道中具有典型意义的狭缝状异型三通的流动阻力特性进行了实验研究,分析了在分流与合流的四种模态下,流动阻力系数与流量比及通道截面比间关系,所得出结果可用于分析计算变压器冷却油道。     

光管内插入扭带传热与流动阻力的试验研究

为了研究管内强化换热技术,对三根不同结构参数的扭带插入光管的换热特性和流体动力学特性进行了试验研究。试验以空气为工质,Re在8000～10^5之间,管外被水冷却。对大量实验数据用多元线性回归法得到了具有较高精度的扭带管的传热系数和摩擦系数的统计关联式,分析了扭带管的传热与流阻性能,为换热器的设计及改造提供了理论依据。     

Experimental studies on heat transfer enhancement of the inside and outside spirally triangle finned tube with small spiral angles for high‐pressure preheaters

A new heat transfer enhanced tube—the inside and outside spirally triangle finned tube with small spiral angles (IOSTF tube)—was developed and manufactured for improving the performance of high‐pressure preheaters. The triangle flutes with small spiral angle on the outside surface of the IOSTF tube perform like the vertically fluted tube, and the triangle flutes with small spiral angle on the inside surface of the IOSTF tube perform like the spirally fluted tube. The experiments show that the total heat transfer coefficient of the vertical IOSTF tube is 63–95 per cent larger than that of the smooth tube with only a slight increase in the inside flowing friction and the field results show that a 43 per cent increase in the total heat transfer coefficient of the high‐pressure preheater with the IOSTF tubes can be obtained. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.