圆形微通道热沉流动换热特性的数值研究

建立了圆形微通道中层流流动换热的三维稳态模型,对不同水力直径、不同热流密度、不同雷诺数的圆形硅微通道内单相流动换热特性进行了数值模拟研究.数值模拟结果表明:流体流动的Re数、元器件的热流密度及微通道卣径对圆形微通道热沉的流动换热特性有着较大的影响.微通道固体部分最高温度出现在散热器的出口处顶部表面.截面平均Nu数在通道入口段最大,并沿流程逐渐减小,直至达到充分发展时,Nu数趋于定值.微通道整体平均Nu数随Re数增加而增大.     

苹果冷藏库通风换气影响因素研究

本文以陕西某苹果冷藏库为研究对象,建立了冷库内气体流动与传质的三维非稳态数值求解模型,模拟研究了不同排风速度对库内有害气体浓度的影响。并对比研究了单、双排风口通风换气效果。研究结果表明,增大排风速度有利于有害气体的排除,本文研究冷库最适排风速度为8 m/s.双排风扇形式换气效果优于单排风扇形式。适当增加通风时间可以降低有害气体浓度,但通风时间过长,库内有害气体浓度降低并不明显,且导致库温升高,因此应该适当控制通风时间。     

微裂缝对致密多孔介质中气体渗流的影响机制

采用考虑正则化过程的微尺度格子Boltzmann模型研究微裂缝对致密多孔介质中气体渗流的影响机制。首先采用漫反射滑移边界条件,并考虑正则化过程构建适用于高努森数下多孔介质中气体流动模拟的微尺度格子Boltzmann模型,基于该模型进行二维裂缝性致密多孔介质中的气体流动模拟,研究微裂缝对致密多孔介质中气体渗流的影响,并构建二维并联孔隙模型模拟揭示微裂缝对致密多孔介质气体渗流的影响机制。结果表明:微裂缝的存在能够明显提高致密多孔介质的渗透率,且连通性裂缝的影响更明显;随着压力的升高,微裂缝提高致密介质气体渗透率的作用增强,随着压力减小,基岩与裂缝中的气体流速差别减小,基岩对多孔介质渗透率的贡献增加,当压力极大或极小时,裂缝与基岩中平均流速比趋于定值,微裂缝的影响趋于稳定;微裂缝能够提高致密多孔介质渗透率的主要原因是在压降方向上微裂缝与基岩形成了并联高渗通道。     

燃气热水器火排片引射燃烧一体化数值模拟

建立燃气热水器火排片引射燃烧一体化计算模型,通过数值模拟的方法研究预混气体流动特性及热工参数(过剩空气系数、火孔宽度)对燃烧特性的影响规律。研究结果表明:火排片内部存在强弱不同的回流区,影响火孔出口速度的均匀性。随着过剩空气系数的增加,燃烧室内高温区域明显减小,燃烧室出口处NO质量浓度先减少后增加,CO质量浓度保持降低趋势;在过剩空气系数1.3～1.6范围内,增大过剩空气系数可以降低CO和NO质量浓度。随着火孔宽度的增加,燃烧室内高温面积略有升高,燃烧室出口处NO质量浓度不断增加,CO质量浓度不断减小。相比于过剩空气系数,火孔宽度对燃烧室内温度分布特性影响较小。     

考虑微尺度效应的页岩气藏压裂水平井压力动态分析

为了更加准确地进行页岩气井产能预测、压裂设计,研究页岩气渗流的微尺度效应,进行井底压力分析。从微观角度,用带有Langmuir滑移边界的格子Boltzmann方法模拟页岩气在有机质纳米孔道中的流动,并拟合出基质渗透率。在宏观角度,将微观基质渗透率引入试井模型,用Laplace变换、点源方程、叠加原理和数值离散等方法建立页岩气藏多级压裂水平井试井模型,并通过Stehfest算法对Laplace空间下的压力值进行反演,得到典型的压力动态曲线,并分析流动参数对井底压力的影响。结果表明:纳米孔道中气体的稀薄效应显著,孔道直径越小,孔壁的滑移速度越大,甚至大于孔道中的气体速度;页岩气在纳米孔中流动时发生"双滑脱效应","双滑脱效应"导致页岩气的渗透率大于等效液体渗透率,并引起在克氏渗透率图中气体渗透率与平均压力的倒数偏离直线关系;压裂水平井渗流可划分为9个流动区域;拟稳态模型可更好描述吸附解吸阶段压力的变化;吸附系数影响吸附解吸的强度,窜流系数影响吸附解吸出现的时机,弹性储容比影响整个流动阶段,而裂缝只影响早期渗流阶段。     

季节性气候变化对填埋场温度分布影响的研究

基于热传导理论,根据能量守恒原理与傅立叶定律,建立了填埋场内温度传输的数学模型,并利用有限单元法进行了数值求解.数值模拟结果显示:在夏季,随着深度的增加,温度逐渐降低;冬季则相反.这是由于垃圾土的热传导系数不高,比热较大,而且使得温度的分布在空间上产生了滞后.在填埋场表层及浅层区域,由于受到传热效应的作用,其温度值几乎与外界大气温度一致.所建立的数值模型可以仿真填埋场内温度在空间上的分布变化规律,不仅为填埋气体产量和环境评价的研究提供理论依据,而且可为填埋场的气体收集系统和相关设计提供技术支持.     

致密岩石气体渗流滑脱效应试验研究

由于致密结构和低的渗透率,气体在孔隙喉道小的致密岩石中流动会受到滑脱效应的影响。以湖南某试验场地致密砂岩为研究对象,对岩样进行了微观结构的SEM分析,通过一系列围压和孔隙压力作用下的砂岩气体流量和渗透率测试,研究气体在致密岩石中渗流特征,证明了致密砂岩气体流动存在滑脱效应现象,其渗流不符合Darcy定律。分析了孔压对滑脱效应的影响、滑脱效应对气测渗透率的影响以及滑脱因子与绝对渗透率的函数关系。研究结果表明,滑脱效应对气测渗透率的影响随着围压和气体孔隙压力的变化有所不同。同等围压下,孔隙压力越小,滑脱效应越明显,导致气测渗透率大于砂岩绝对渗透率。同等孔压下,当围压达到某一值后,其对滑脱效应的影响有限,同时也说明围压对岩石的压密是有限的。砂岩的平均气体孔隙压力与气测渗透率关系更加符合二次项曲线方程。计算获得的克努森数Kn说明了在相对高的围压和低的孔隙压力条件下,气体渗流过程位于滑脱流和过渡流之间,传统的N-S方程可能不再适用,应用Knudsen扩散方程更加合理,特别是当克努森数Kn比较高时。     

突扩管道中的湍流传热数值模拟与分析研究

在能源、动力、化工等领域存在各式各样的管道流动,其中突扩管道尤为常见.在实际的供热工程中管道内流体流动大多为湍流流动,所以对突扩管道内的湍流传热规律进行研究具有重要意义.利用ICEM软件建立轴对称扩管数学模型并利用FLUENT软件对轴对称突扩管道中的湍流传热进行模拟和数值计算,通过温度、速度分布云图及沿加热壁面的努塞尔...     

内燃灶炉腔内流场模拟分析

为研究内燃灶炉腔内气体的流动状态,利用流体分析前处理软件GAMBIT建立炉腔流场的三维几何模型,并通过计算流体力学FLUENT软件,基于层流计算状态下的组分输运模型,对炉腔内的气流进行数值模拟。随着燃气阀开度增大,燃烧器上方气体流速增大,可能导致点火困难;炉腔内靠近排气导管一侧气体流速大,会造成炉板温度分布不均。通过软件模拟,形象地呈现了炉腔内的流场状态。     

压缩气体小孔射流截面大气环境中扩张系数

在相关压缩气体泄漏的数值模拟中,对截面扩张的准确估计可增加模拟结果的可信度.以质量守恒定律为基础,对压缩气体发生小孔泄漏后射流截面扩张的计算方法及规律进行分析,并分析多种气体在不同压力和温度下的射流截面扩张.音速传播的气体,恒温下气体横截面扩张系数随压力的增大而增大,随相对分子质量的增大而减小.恒压下气体横截面扩张系数随温度升高而增大,随相对分子质量增加而减小.     

裂隙岩体水流-传热模型的理论计算和参数分析

在前期选用中国高放射核废物处置库重要预选场区——甘肃北山地区的花岗岩,设计制作裂隙岩体水流-传热试验装置,在进行模型试验的基础上,给出了试验模型的理论计算方法,对试验结果进行了验证,并分析了试验参数的敏感性。研究结果表明,理论计算得到的裂隙水温度时间变化规律和模型稳态温度分布与试验数据基本一致;垂直裂隙的出水温度对不同参数的敏感程度与具体的参数值有关,其中热源温度、岩石的热传导系数、水流速度、垂直裂隙的开度等均属于高敏感参数;邻近热源的垂直裂隙对模型温度分布起控制作用,明确其结构和水流特征对研究裂隙岩体内的热量运移和温度分布具有十分重要的意义。     

地铁用间接蒸发冷却器换热性能影响因素

为解决地铁站冷却塔设置难题,提出了一种采用低速电机驱动旋转布水装置的间接蒸发冷却器,在两种布置方式下,对其换热性能进行了单因素实验,并运用正交实验法对较优布置方式下影响换热器换热的因素进行了分析。结果表明:两种布置方式下,喷嘴与蒸发冷却器的间距、两组换热管束间距均存在最佳值,喷嘴双侧旋转布水优于单侧旋转布水;换热器平行气流布置且喷嘴双侧旋转布水为较优布置方式,此时,换热器换热量随喷水量、转速、空气速度、冷却水进口温度的增加以及喷水温度、空气温度的降低而增大,其中,冷却水进口温度对换热器换热影响最为显著,其他因素对其换热的影响从主到次顺序为:喷水量、空气温度、空气速度、喷水温度、转速、冷却水流量。     

公共汽车内突发纵火后流场特征

数值模拟公共汽车突然施放0.6 MW热量后的流场特征,给出不同瞬时速度场和温度场的分布规律。实验结果显示现有尺寸有开口的公共汽车,在0.6 MW的热释放量情况下,40 s前后流动特征变化最大,80 s后趋于平缓,140 s后处于内外冷热气流平衡状态,流动特征基本不再变化。对于按t2规律逐渐释放热量的情况,80 s以前流动特征的变化比突然释放热量要小得多。     

板式叉-逆-叉流新风换气机换热性能仿真

本文根据厂家新风换气机实物原型,建立计算模型。通过FLUENT数值模拟软件,对板式叉流-逆流-叉流空气．空气换热器送风面和排风面的速度场、温度场和压力场进行仿真。根据仿真结果得出换热器的热交换效率及送风面与排风面阻力,为新风换气机的设计和生产应用提供参考。     

Bed shear stress evaluation in combined sewers

Experiments have been undertaken on two sewer trunk lines in order to identify an accurate and practical technique for estimating bed shear stresses in combined sewers. Various methods were tested to determine both local bed shear stress values (one based on the logarithmic velocity profile and the other on the Reynolds shear stress distribution) and mean bed shear stress values (using a method based on the energy slope). Velocity measurements were performed using a micropropeller and an Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) under dry weather flow conditions. In sewers without sediments, both the wall law and Reynolds shear stress distribution methods lead to the same bed shear stress estimation. A method based on the logarithmic velocity profile obtained by micropropeller is proposed herein to evaluate local shear stress in combined sewers. Calculations based on channel slope lead to an over-estimation of bed shear stress due to the inaccuracy of bed slope data. If the energy slope S _c , as calculated from the Darcy-Weisbach or Manning formula, is used to calculate the mean shear stress in sewer sections without sediments, results are consistent with the local shear stress measurements.     

Numerical comparison of performance between traditional and alternative jet fans in tiled tunnel in emergency ventilation

In this paper a computational study was carried out to evaluate the performance of longitudinal ventilation system equipped with an alternative jet fan with respect to traditional one in case of fire in tiled tunnel. The alternative jet fan is equipped with inclined silencers (pitch angle α = 6°) in order to reduce the Coanda effect and consequently shear stress on the tunnel ceiling. The fire was simulated setting heat flux on HGV surface. Computational fluid dynamic analysis was applied to simulate the ventilation in the unidirectional tunnel through κ–ɛ model. The comparison conducted in terms of total thrust required to prevent back-layering phenomena and numerical results were provided in terms of thrust of jet fan values, average velocity values and temperature profiles, for different tunnel slope values. Furthermore the authors have compared the critical velocity provided by CFD analysis with critical velocity provided in the literature.     

核废料处置库近场岩石热应力半解析方法研究

针对地下核废物处置库近场环境为饱和裂隙岩体时的情况,提出了一种由分布热源、饱和稀疏裂隙和岩石构成的简化概念模型,根据Goodier提出的热弹性位移势,采用拉普拉斯变换、格林函数法和数值积分等方法,计算求解概念模型中处置库近场岩石的温变热应力。并以实际算例分析分布热源作用下稀疏裂隙岩体受三维水流-传热过程影响的热应力特征以及裂隙水流速和分布热源间距对裂隙岩体热应力分布的影响。结果表明,裂隙水的流动传热作用将处置库近场岩石的热量向下游传递,从而降低了近场岩石的温度,减小了近场岩石中的热应力,裂隙水流速越快,对近场岩石中热应力的影响越明显;热源间距越小时,处置库近场岩石的热应力越大;当热源间距小于一定值时,不同热源间传热作用的叠加将使处置库近场岩石的热应力峰值急剧增大。     

Efficiency of different shear devices on flocculation

Various types of coagulation devices have been used to study aggregation, with the goal of understanding aggregation dynamics in natural and engineered systems. Three different devices were investigated here (paddle mixer, oscillating grid and Couette) to examine the effect of different laboratory devices on the particle size spectra over a wide range of shear range values (G=4-102 s(-1)) at four different initial volume concentrations (phi0=2 x 10(-5), 4 x 10(-5), 8 x 10(-5) and 10 x 10(-5)). For each device there was maximum aggregate size produced at each shear rate, with three distinct zones observed depending on the magnitude of G. At low shear rates (G<20s(-1)), mean particle diameter increased with G, showing that aggregation dominated over breakup. At intermediate shear rates (20s(-1)30s(-1)), the dominant effect of breakup was shown through reduced maximum floc sizes with increasing shear rates. Fractal dimensions of aggregates from the paddle mixer and oscillating grid, calculated using cumulative size spectra and assuming pseudo-steady-state conditions, were typical of aggregates formed by reaction-limited conditions or those compacted by aggregate reformation (D=2.2+/-0.2). Fractal dimensions for the Couette flow device were extremely low and less than unity (D=0.9+/-0.2), indicating that this method of calculating D could not be used for conditions produced in this device. The paddle mixer and the oscillating grid produced almost identical maximum diameters of the suspension under pseudo-steady-state conditions for all initial volume fractions, but the Couette device consistently produced larger diameter flocs at the same average shear rates and the maximum size of the aggregates increased with the volume concentration. These results indicate that even at low shear rates aggregate formation was influenced by breakup. It is therefore concluded that the Couette device is the most useful method for forming aggregates that are least influenced by breakup processes during aggregate formation.     

多元平行流蒸发器空气侧百叶窗翅片的数值模拟

对多元平行流蒸发器空气侧百叶窗翅片流动和传热进行了数值模拟。得到了不同迎面风速下的空气温度场、压力场、翅片表面局部换热系数。计算得出的空气侧换热系数和压降与实验关联式一致。分析研究了翅片间距和百叶窗角度对空气侧传热和阻力特性的影响,研究结果对多元平行流蒸发器的设计和优化有重要的指导意义。     

双热源热压自然通风流场数值模拟研究

本文首先对具有双热源的民用建筑采用CFD技术,在室内余热量不变的条件下,改变双热源间距对热压自然通风流场进行了数值模拟。而后分析了单、双热源所形成的速度场与温度场之间的差别,以及双热源间距对室内流场、温度场及各特征参数的影响,为民用建筑自然通风系统的设计提供了参考。