进口轴向叶片旋流器强化管内换热的研究

对进口轴向叶片旋流器强化管内换热进行了试验研究,提供了传热和阻力的试验数据,分析了旋流器结构参数,管内Ｒｅ数,试验段长径比对传热和阻力的影响,得到了传热和阻力准则关联式,并对旋流器强化管内换热的热力性能进行了定量评价。试验表明：在试验范围内使用进口轴向叶片旋流器来强化管内换热总是有利的。     

管内核心流分层填充多孔介质的传热强化分析

基于管内核心流强化传热的概念,在管内层流充分发展段的核心流内分层填充多孔介质,并建立流动与传热的数学模型。数值模拟结果表明：与光管相比,填充金属多孔介质后,管内核心流的温度更均匀,而边界流的温度梯度更大,全场平均协同角低于36o,壁面与流体之间的换热显著增强;此外,对于提出的两种型式的强化传热管,为提高其性能评价准则值,宜在速度较高的管内核心流内填充孔隙率相对较低,而在速度梯度较大的核心流内填充孔隙率相对较高的多孔材料。     

正弦型波纹管二次流强化换热模拟研究

基于计算流体力学理论,采用全模型的数值模拟方法,对不同波纹周期和波峰高的正弦型波纹管进行了研究,分析了其管内流动与换热的规律。结果表明:由于波纹管内螺旋二次流的存在,改善了雷诺数对正弦波纹管换热系数的影响,进一步提升了波纹管的换热性能,在湍流条件下,较小波纹周期和较大波峰高的波纹管换热性能更优;在相同条件下,通过改变波纹管的波纹周期,最高可使波纹管强化传热效果达到光滑直管的约4.1倍,改变波峰高最高可达到约4.5倍的强化效果;在实际工程应用中,可通过减小波纹周期或增加波峰高,强化波纹管流体产生二次流,从而降低其流体的流动阻力,以提升其换热性能。     

均匀高压电场强化圆管和套管内油的层流强制对流换热的综合效应

以 1 5号机油为实验工质 ,对水平光滑圆管和套管管内层流流动换热进行了直流高压电场强化实验研究。以实验方法调查了其换热系数强化率与外加电场强度、热通量及流动速度、油温、管型等因素的相关性。实验证实了外加直流高压电场能对管内层流强制对流换热起着很好的强化作用。在相同传热面积及相同泵功的条件下 ,综合换热性能有大幅度增加。     

均匀高压电场强化圆管和套管内油的层流强制对流换热的综？…

以１５号机油为实验工质,对水平光滑圆管和套管管内层流流动换热进行了直流高压电场强化实验研究。以实验方法调查了其换热系数强化率与外加电场强度、热通量及流动速度、油温、管型等因素的相关性。实验证实了外加直流高压电场能对管内层流强制对流换热起着很好的强化作用。在相同传热面积及相同泵功的条件下,综合换热性能有大幅度增加。     

平行平板通道内置螺旋线圈流动传热特性

通过实验与三维数值模拟相结合的方法,对内置螺旋线圈平行平板通道的流动及传热特性进行了研究,发现相对于无扰流填充物的平板通道,螺旋线圈的应用能够显著地强化传热,相同Re数下Nu数增幅为29%~141%,相应地阻力系数增幅为26%~175%。数值模拟的结果显示,流体受螺旋线圈的诱导可产生多纵向涡流动,增强了速度在垂直于壁面方向的分量,同时导致温度场发生明显改变,使得速度场与温度梯度场的协同性能得到提升,从而强化了传热。在700相似文献   

基于圆管内肋迎流面结构设计的传热性能研究

相较于光滑圆管,内肋管对管内流体流动状态影响较大。通过改变肋片迎流面结构,会对流体产生不同程度的导流效果。传统对于肋片结构方面的研究多是一些规则化的图形,其导流角往往是一致的。本文采用数值模拟的方法研究了环形内肋迎流面的结构对圆管内流体流动特性、传热特性及综合性能的影响。对内肋迎流面以不同程度的凹凸结构建立5种圆管模型,分析比较5种流体模型对流体的影响并探讨其规律。结果表明:圆管整体换热和综合性能与迎流面凹凸程度具有强烈的相关性;内肋迎流面凹陷对换热管换热有强化效果,内肋迎流面凸出则会削弱换热管换热;同时,凹面管的阻力系数比凸面管的阻力系数有较大幅度的增加;迎流面凸面结构综合性能略高于迎流面凹面结构。     

交叉螺纹型换热管数值模拟研究

采用数值计算方法研究了流固耦合条件下，雷诺数Re在415 716～692 861范围内交叉螺纹型换热管内结构参数对传热与流动特性的影响，并采用双目标优化的方法得到平衡其传热与阻力特性的最优解及相关设计参数。结果表明:交叉螺纹管的努塞尔数Nu、阻力系 数f分别增大为光滑管的1.37~1.94倍、1.75~4.70倍；交叉螺纹附近的旋流使得管壁处压力梯度和湍流动能增大，对热边界层的扰动增强，从而使其换热性能提高；利用遗传算法得到双目标优化的Pareto前沿，并给出了最优解的平衡点C，其对应的Nu、f分别为2 161、0.058 8，设计参数为Re=689 453、n=6、h/di=0.253、p/di=0.558 8。因此，根据传热与流阻性能进行决策时，若传热性能占优则从C—E中寻找最优解，否则从A—C中选择最优解。     

竖直上升直肋管内超临界二氧化碳换热特性与肋结构优化

高性能超临界二氧化碳(S-CO₂)换热器是实现S-CO₂布雷顿循环系统高效紧凑化的关键核心设备,S-CO₂在光滑通道内换热系数较低,寻求高换热性能与低阻换热结构是发展高效紧凑式换热器的关键。采用五轴电火花成型技术制造出直肋管,通过实验方法研究了S-CO₂在四头直肋管内传热规律,系统分析了流动参数对直肋管强化传热特性影响,定量评估了直肋管与光管换热能力的差异;采用数值模拟方法研究了直肋管结构参数对强化传热和阻力特性的影响规律,获得最优的直肋管结构。结果表明：增加压力和质量流速可以降低壁面温度,提高对流换热系数,直肋管的平均换热能力是圆形光管的1.96倍左右;相较于圆形光管,直肋管可以有效延迟传热恶化发生,且使传热恶化延迟能力提升0.3～1.8倍;当固定肋宽0.5 mm,肋高2.5 mm,直肋管的综合换热能力最好,综合换热因子为1.58;而固定肋高为0.5 mm,高宽比0.33,直肋管的综合换热能力最好,综合换热因子为1.22。     

衰减性旋流强化传热性能的研究

旋流强化传热是通过有效地形成不稳定流和二次流以强化流体中微团混合及减薄边界层达到强化传热的目的。旋流的形式主要有衰减性旋流和非衰减性旋流两种。该文对于衰减性旋流强化传热性能进行了试验研究。通过试验和分析，研究了衰减性旋流的衰减、传热和阻力特性，以及不同衰减性旋流的生成方式对旋流强化传热性能的影响，研究结果为衰减性旋流强化传热方式在电厂锅炉和余热锅炉中的应用提供了有参考意义的结果。     

脉动流条件下带突起内翅片管强化传热数值研究脉动流带突起内翅片管强化传热数值研究

对一种周期性带突起纵向内翅片管通道内的流动与传热特性进行了非稳态三维数值模拟。分析了带突起内翅片管通道在进口流速呈正弦波脉动流时其横截面二次涡流在1个脉动周期内的变化规律；得到了内翅片管平均Nu数及阻力系数f在一个脉动流动周期内的变化规律；同时进一步计算分析了不同脉动流脉动频率对内翅片管传热性能及阻力性能的影响。研究表明：在脉动流动的影响下纵向内翅片管的传热能力得到强化，随着脉动频率的增加，纵向内翅片管传热系数的增大幅度逐渐大于阻力系数。     

圆管湍流脉动流动与换热的数值模拟

利用标准k-e模型结合脉动燃烧器尾管的实验参数进行湍流脉动流动与换热的数值模拟,通过修正模型内的冯?卡门常数建立适用于实验条件下的脉动流动的湍流计算模型,并研究脉动湍流中压力振幅和频率对湍流流动和换热特性的影响。研究发现：符合实验条件下的冯?卡门常数范围为0.48~0.52;脉动瞬时截面上的速度在靠近壁面附近出现峰值且速度变化较大;速度与温度分布呈周期性变化;压力振幅越大,速度和温度波动范围就越大,频率越大,速度和温度的波动范围则越小;壁面摩擦系数随着压力振幅的增加而减小,随着频率的增加而增大;壁面平均对流换热系数随压力振幅的增加而增大,随频率的增加而减小。     

交错蛇形短翅片对扁平管外传热的强化

在火电机组直接空冷凝汽器中采用空冷技术,可以有效降低富煤缺水地区火力发电对水资源的消耗。通过数值模拟的方法,对锯齿形短翅片应用于火电机组直接空冷凝汽器扁平管空气侧强化传热的可行性进行探讨。研究发现,,采用所提出的扁平管交错蛇形短翅片结构,与传统的连续蛇形翅片相比,在各种迎面风速条件下均能起到强化空气侧传热的效果。随着短翅片交错排数的增加,翅片变短,强化传热的效果更为明显。在n 5时,强化传热综合性能评价准则数(performance evaluation criteria,PEC)可达到1.05~1.09;但随着迎面风速的增加,流动阻力的增加变得更为显著,强化传热的效果受到抑制。利用实际数据对模型的有效性进行验证,并对计算域网格数进行校验,结果表明所得结论具有一定的可靠性。     

涡流发生器对直接空冷凝汽器换热的影响

通过数值模拟研究了矩形小翼、三角小翼、梯形小翼、柱面梯形翼、柱面三角翼和柱面矩形翼等6种涡流发生器分别安装于直接空冷凝汽器单排蛇形翅片扁管中的压降和换热性能。Re数在600~1800范围内,涡流发生器采用相同高宽比、尾高、攻角以及安装位置。结果表明:矩形小翼的换热及压降增大最多,Re=1729时,相比平直翅片分别增加了14.27%和18.32%。Re=1 729时,柱面梯形翼的压力损失比矩形小翼少4.7%,换热低1.5%。当以(j/j0)/(f/f0)1/3作为综合换热性能评价标准时,柱面梯形翼的综合换热性能最好。另外,考察了柱面梯形翼倾角的影响(0°、6°、12°、20°、24°和26°),相同工况下,倾角为12°的柱面梯形翼换热最好(较平直翅片增强4.29%~14.1%)、压降最小(增大7.5%~12.8%)且综合换热性能最好。柱面梯形翼因其迎流面积与斜边长度的匹配以及流线型柱面,具有良好的强化传热效果以及较小的压降。     

针肋套管换热元件的传热及阻力性能试验研究与分析

对气流纵掠不同结构参数的针肋套管换热元件的传热及阻力特性进行了试验研究,得到了该种换热元件的传热及阻力性能的实验准则关联式,进一步就不同结构参数对针肋套管热力性能的影响进行了比较分析,并为该种换热元件的工业应用提供了可靠的试验数据和设计依据。     

直接空冷凝汽器翅片散热器流动传热特性

为了给直接空冷散热器的优化设计和直接空冷机组的运行提供一定的参考,采用CFD方法,研究单排扁平管在不同迎面风速和环境温度条件下翅片通道内流场和温度场分布,得到空冷凝汽器冷却空气对流换热的表面换热系数和压损随迎面风速的变化规律,并通过拟合得到对应的关联式。结果表明：随着迎面风速的增加,表面对流换热系数和压降均有显著增加;环境温度的变化对空冷单元的散热量影响较大。研究结果对于直接空冷的运行设计具有重要的意义。     

A numerical study of heat transfer and turbulent flow of carbon dioxide in a tube at supercritical pressure

Operating modes with normal and degraded heat transfer (the latter with peaks of wall temperature) during turbulent flow of carbon dioxide in a round tube at supercritical pressure are calculated. The calculated results are compared with experimental data on the wall temperature, pressure drop, and friction obtained under the conditions of a weak effect of thermogravitation. An explanation for the specific features of convective heat transfer in the region of supercritical pressures is given.     

交错搭接螺旋折流板换热器壳程流动与传热的场协同分析

采用数值模拟方法研究了同螺距下折流板搭接量对壳程流动传热的影响。结果表明,随搭接量增大,同流量下壳程换热系数和压降均降低;三角区漏流减轻局部阻力减小,同时边缘三角区漏流加强了壳体附近区域流体的轴向和旋转流动;中心换热管的换热量急剧下降,靠近壳体换热管的变化不大。场协同分析表明,三角区漏流促进换热而边缘三角区漏流削弱换热;随搭接量的增大壳程速度场与热流场的整体协同性得到改善。     

一种新的湍流修正模型及其在同轴旋流燃烧器空气动力场模拟中的应用

由于离心力与湍流脉动的相互作用，强旋流动中能量由湍流脉动向平均运动的逆向传输得到了加强。当径向脉动随半径增大时，离心力对湍流微团作正功，湍流微团的脉动动能增加，反之亦然。基于对离心力作用的分析，该文提出了一种考虑离心力作功的新的k-ε湍流修正模型(k-ε-cf模型)，其特征参数由大涡与小涡相关参数的几何平均得到，其中涡的频率与实验一致。采用k-ε-cf模型对一同轴旋转分层流燃烧器出口空气动力场进行了数值模拟，结果与实验吻合良好，精度比k-ε模型高。当切向速度满足一定分布时，离心力作功可以忽略，一般情况下，应考虑离心力作功以反映强旋流动的各向异性。