一种低流阻表面的流动与传热特性

采用数值模拟方法对流体在有圆孔表面的流动及传热特性进行研究。研究中分别对四种不同的工况进行数值模拟。数值模拟结果所得换热面努塞尔数Nu与采用迪图斯—波尔特(Dittus-Boelter)公式计算所得Nu数进行比较,计算误差均小于5%。研究结果表明,在四种工况下,圆孔表面由于圆孔的存在改变其表面附近流动边界层的流动结构,使得边界层内垂直于壁面的法向速度梯度变小,进而使得边界层厚度增加,且由于圆孔表面下方流体可吸收部分来自边界层以外的动量传递,降低壁面附近的湍流扰动,从而减少损耗,达到明显的减阻效果。计算结果显示:四种工况下圆孔表面的存在使得流动均有不同程度的减阻效果,四种工况中减阻效果最大可达14%;但是随着流动减阻效果的改善,圆孔表面的换热性能均有所降低。     

套片式油冷器传热性能的研究

通过数值模拟和试验的方法对套片式油冷器传热和综合性能进行了研究,用 Fluent 软件模拟得到了两套片间单通流道内壳程流体的速度场、温度场和压力场的分布;通过试验研究得到了套片式油冷器传热和阻力性能曲线。拟合出了套片式油冷器管外膜传热系数和压降公式,并且和传统经验公式进行了比较与分析。     

三偏心蝶阀流阻特性对比试验研究

对一种DN650三偏心蝶阀不同开度下的阻力特性进行测试试验,随后加工去掉该蝶阀中间一段阀轴,由全轴蝶阀改为双端轴蝶阀,对比测试该蝶阀在不同开度下的阻力特性,试验表明,全开状态流阻系数明显减少,随着阀板关闭,减少幅度降低。为从细节上了解蝶阀流场变化情况,采用CFX对以上2种三偏心蝶阀进行数值模拟,流阻系数模拟值与试验值吻合很好,验证了数值模拟的正确性。     

新型纵向流油冷却器传热性能及压降的试验研究

对两种不同角度的螺纹翅片管,分别在螺旋折流板及新型壳程挡板支撑下的3种结构的油冷却器进行了传热与阻力性能试验,结果表明,翅片角为5°的螺纹翅片管的传热性能比翅片角为13.5°的螺纹翅片管提高10%～30%,而流动阻力相差很小。对于同角度的螺纹翅片管油冷却器,新型阻流片壳程挡板虽然传热效果不及螺旋折流板,但是其壳程压降较螺旋折流板降低30%～40%,且单位压降下的热交换量提高10%～40%,这种结构对于大流量、长径比大且对壳程压降要求较高的油冷却器有一定的研究意义。     

开孔折流板对列管式换热器传热性能的影响研究

针对由传统弓形折流板结构带来的壳程流动死区,从而引起的流动阻力大、传热效率低等问题,本文对折流板进行开孔,通过数值模拟的方法研究开孔折流板结构对列管式翅片换热器壳侧流体流动、传热及阻力性能的影响。研究发现,折流板开孔后,壳程流动死区明显减小,壳程传热系数及压降同比开孔前降低了;综合换热性能同比开孔前提升了。壳程压降随开孔率及板间距的增大而减小,壳程努塞尔数Nu随板间距的增大逐渐增大。从综合换热性能及场协同的角度分析发现,开孔率x=0.229、折流板间距H=85 mm的列管式换热器综合传热性能最佳。     

直通式截止阀流阻特性分析

采用数值模拟方法,对比分析了2种典型结构直通式截止阀的流阻特性,分别计算了DN32、DN65、DN125等3种公称通径直通式截止阀在全开度下的流阻系数,分析了2种典型结构直通式截止阀的流阻特性随公称通径的变化规律,对直通式截止阀的结构设计和选型具有指导意义。     

三通阀流阻数值模拟与试验验证

本文利用STAR-CCM+流体仿真软件,基于SST K-W湍流模型,完成了不同流量、不同温度下热管理控制阀的流阻仿真,并通过试验验证了仿真结果的可靠性,为设计人员优化结构提供帮助,缩短研发周期,提高工作效率。结果表明：同流量下,温度高的冷却液因黏度降低,流阻偏小,试验值与仿真结果趋势一致;30-100lpm小流量试验值与仿真值误差最大为14.7%,原因为小流量下,流阻本身不大,加上不可必免的试验测试误差,误差算下来要大一些;125-200lpm大流量,冷却液23℃时误差在10%以内,65℃时最大误差12.6%。     

气油两相流粘度特性的试验研究

建立了一台实用的旋转式气油两相流粘度测试装置。在此装置上试验研究了容积气体体积分数、油膜厚度、以及切应变速率等因素对气油两相流粘度特性的影响。归纳出气油两相流粘度特性的一般表达式为：在改装后的ＭＰＶ－１５００试验机上，试验证明了在高剪切速率下，该一般表达式仍然成立。     

波纹管流阻特性实验研究与数值模拟

针对波纹管流阻特性这一问题,提出波纹管流阻特性实验方案。通过对波纹管进行流场仿真与实验研究,分析出金属软管弯曲半径、弯曲角度、入口压力对波纹管流阻特性的一般性影响规律。仿真与实验结果具有一致性,表明弯曲半径增加,综合摩擦阻力系数和综合粗糙度降低,综合阻力系数近似呈线性增加;弯曲角度、入口压力对综合摩擦阻力系数和综合粗糙度的影响较小。     

滑动轴承油水冷却器的换热与流阻特性

滑动轴承运行过程中油膜剪切和搅油产生的功耗约80%会转换成热量,导致油箱内润滑油温度升高,为将润滑油温度控制在设计值内,通常在油箱内安装油水冷却器带走热量,冷却器换热性能直接影响滑动轴承的运行温度和主机的正常工作。油水冷却器的散热能力主要由换热系数和流阻特性决定,对不同油流量条件下的油水冷却器进行试验测试,研究其换热和流阻特性,结果表明：在控制进油、进水温度及进水流量的前提下,油流速在一定范围内增加时,换热系数先增加后趋于稳定,压力损失增大,换热因子和阻力系数减小,冷却器可在一定油流速范围内获得最佳的换热和流阻特性;试验获得了对数坐标系下努赛尔数、欧拉数与雷诺数的拟合曲线,理论计算与试验拟合结果具有良好一致性,并在此基础上获得了油流速与换热系数及流阻的经验公式。     

航空用轴流风机流阻试验与数值分析

为探求某航空用轴流式风机的整体性能,模拟实际运行中风机停转时流动阻力状态,利用3D打印技术建立整机模型,以试验数据为基础,加以仿真进行论证,结果表明:仿真值相比试验值小约12.65%;随着转速的增加,风压和流量均成等比例增加,而流阻的变化却基本保持不变。     

三种管壳式换热器传热与流阻性能对比实验研究

弓形折流板换热器壳程流体横向冲刷换热管时存在流动阻力大和传热死区大等缺点,折流杆换热器壳程流体纵向流动,但当壳程流体雷诺数Re较小时传热性能不佳。为克服上述缺点,研究开发了一种新型高效节能的斜向流管壳式换热器,该换热器壳程流体总体呈纵向流动,局部区域流体倾斜冲刷换热管束。对斜向流换热器与折流板换热器和折流杆换热器传热与流阻性能的对比实验研究表明,在同等壳程流体流量下,斜向流管壳式换热器的传热系数、压降和综合性能均介于折流板换热器与折流杆换热器之间。研究结果为管壳式换热器升级换代提供了一种新技术和新装备,也为热力系统中换热器选型和结构优化设计提供了重要依据。     

液冷式CPU散热器的传热强化及流阻性能

通过在液冷式CPU散热器蛇形流道内填充不同粒径的不锈钢珠,使液冷式CPU散热器流道形成类似多孔介质的复杂流道以提高其散热性能。通过对改进前后液冷式CPU散热器的试验研究,分析了各因素对液冷式CPU散热器的传热和流阻性能的影响规律。结果表明:在本试验范围内,相同Re和Pr下,改进后散热器的对流换热系数为改进前的1.2~4.8倍,阻力系数f是改进前的1.4~4倍;散热器填充Φ4mm开孔不锈钢珠的强化传热效果最佳,芯片表面温度较填充前降低了33,°对流换热系数增大4.8倍,而流动阻力仅增加了1.4倍。     

内螺旋管两相流沸腾传热和摩擦阻力特性的试验研究

本文阐述国产300MW直流锅炉采用的ψ22×5.5mm四头碳钢内螺纹管高压汽水两相流沸腾传热特性和摩擦阻力特性的试验研究结果。沸腾传热试验参数范围为：压力P＝9.8～22.6MPa,质量流速G＝650～1750kg/m 2·s,内壁热负荷q＝200～610kW/m 2。摩擦阻力试验参数范围为：压力P＝9.8～20.6MPa,质量流速G＝1530～3560kg/m 2·s,蒸汽干度x＝0～1.0。通过试验,得出了内螺纹管的壁温变化规律、发生传热恶化的条件、抑制沸腾传热恶化的效果及两相流摩擦阻力的计算式。还提出了一个反映内螺纹管的结构参数对其传热特怀影响的无因次数,并对几种头数相同的内螺纹管的传热特性进行了比较和评价。     

聚四氟乙烯换热器传热特性试验研究

聚四氟乙烯换热器整体性能优劣取决于换热效率与压降,换热效率和压降一方面受换热管排列方式和间距的影响;另一方面受到换热工质流速和温度的影响。基于聚四氟乙烯换热器管间距和整体传热性能试验,通过控制变量法,研究空气流速对传热效率和压降影响。试验表明:换热管在三角形排列下,当管间距S=8.5 mm时,经济效益最优,温降最明显;当雷诺数Re在2000~6000范围内,拟合出该工况下传热性能公式Nu=0.012078Re0.79817及压降公式ΔP=6×10-5Re2.2136,对聚四氟乙烯换热器在工程实际应用中有一定的指导意义。     

常压出口铰接阀流阻特性的影响因素及其试验研究

在常压出口工况条件下,通过对一种新型冷凝液输送泵铰接阀流阻特性的分析及试验,得到阀的局部阻力系数与其各种影响因素的关系。阐述了阀直径D、旋启阀瓣密度ρ阀、流量Q、阀瓣开度对铰接阀的局部阻力系数的主要影响,并给出了它们之间的关系曲线。     

不同阀芯结构节流阀流阻特性研究

基于标准k-ε湍流模型对四组不同阀芯结构(平底、小弧、大弧、波浪形)调节阀流阻性能进行研究,分析流场内速度流线、压力云图,得到流动规律及阀前后压力损失,流阻系数ξ。研究表明:随着阀芯开度增加,阀内流阻系数逐渐减小。10%开度时平底阀芯结构调节阀内流阻系数最大,大弧形与波浪形阀芯结构调节阀的流阻系数最小,对比发现大弧形与波浪形阀芯结构调节阀的截阻性能较平底阀芯调节阀的流阻系数值减小9.71%;全开度下大弧、小弧阀芯以及波浪形阀芯调节阀内部流阻系数相近,平底阀芯全开度下流阻系数相较于其他三组减小了14.69%。表明该工况下,阀芯处于全开度时,平底阀芯截阻性能具有一定的优势,因此,调节阀在小开度工况下工作时可选用大弧阀芯与波浪形阀芯结构。     

中冷器冷却扁管管内传热及流阻性能研究

为解决汽车空-空中冷器冷却扁管最优换热性能的问题,运用FLUENT软件,建立了4种不同断面结构的冷却扁管导热和管内流动换热耦合数学模型,采用CFD方法对该传热问题进行了数值模拟计算.将数值计算的传热努塞尔特数与Gnielinski传热关联式、摩擦因子f与Webb实验关联式、Filonenko经验公式、Blasius关联式进行了对比;良好的结果吻合性验证了数值计算方法的正确性;通过4种冷却扁管换热因子j和流动摩擦因子f的对比分析,提出了冷却扁管综合性能的评价方法(jlf)1/3.研究结果表明,采用无量纲因子(jlf)1/3方法评价口琴式冷却扁管具有最优换热性能,斜撑式冷却扁管次之,从而可为汽车空-空中冷器结构设计或匹配选型提供重要的理论依据.     

螺旋板式热交换器传热与流动特性试验研究

基于理论分析,设计并制造了4台典型结构的螺旋板式热交换器。通过试验研究了关键结构参数当量直径d_e、定距柱密度n,冷流体进口温度T对螺旋板式热交换器传热与流动特性的影响规律。结果表明:换热面积相近的样机,当量直径由19.7增至37.9时,总传热系数相对增加9%,平均压力降相对降低45%;定距柱密度由200增至800时,总传热系数相对增加17%,平均压力降相对增加129%;冷流体进口温度的提高既可使流体之间的传热效果增强,又能减小流体流动的阻力。基于试验数据对湍流状态下螺旋流的对流换热系数和压力降的准则式分别进行了拟合及验证,对流换热系数拟合公式的平均相对误差为5.4%,压力降拟合公式的平均相对误差为6.3%,为螺旋板式热交换器的能效评价奠定了基础。