螺旋管烟气-水换热器换热特性数值模拟

以沉浸式螺旋管烟气-水换热器(由水箱、烟气管组成)为研究对象,采用Fluent软件,在换热时间10 min、烟气入口流速分别为1、5 m/s条件下,对烟气管内静压分布、烟气管内烟气密度分布、水箱内水温分布、烟气管内烟气温度分布进行模拟。结合模拟结果,比较不同换热时间,烟气入口流速分别为1、5 m/s条件下水箱平均温度及换热热流量。烟气入口流速对水箱内水温分布影响显著,主要体现在水箱内水的主要升温部位不同。低烟气入口流速时水箱主要升温部位位于烟气管入口附近区域,高烟气入口流速下除烟气管入口附近区域外,直管段与螺旋管段上部、中部区域升温也较为明显。高烟气入口流速条件下水箱及烟气管内温度场分布更加均匀,相同换热时间内高烟气入口流速下换热效果更好。两种烟气入口流速条件下,烟气管出口烟气温度均接近107℃,烟气热量得到了比较充分的利用。螺旋管段中部、下部烟气温度梯度较小,且换热效果不明显,因此在换热器设计时可适当缩短螺旋管段长度。     

螺旋管传热系数实验研究和温度场数值模拟

采用实验方法对螺旋管换热器对流传热系数进行了测定,利用Fluent软件对螺旋管周围温度场进行了数值模拟。在实验条件下,水-水螺旋管传热系数的范围为：自然对流情况下350～550W／（m^2·K）、强制对流（搅拌）情况下400～730W／（m^2·K）。Fluent软件模型能基本反映温度场的实际情况,模拟结果与实验结果基本吻合。     

板翅式换热器的数值模拟研究

板翅式换热器作为一种高效换热器,凭借其效率高、质量轻等特点,逐渐被人们广泛应用。板翅式换热器结构复杂,实验研究工作量繁重,花费较大。采用Fluent数值模拟软件,通过对换热器的初始结构模型和优化模型进行传热及流动数值模拟、分析发现,优化模型具有较高的传热性能和较低的压降,对以后换热器的有相变研究有重要意义。     

幂律流体螺旋管内传热影响因素数值模拟

采用计算流体力学方法,在恒壁温加热条件下对幂律流体(黄原胶溶液)在螺旋管内的流动换热情况进行模拟。在湍流流态下,模拟分析流体雷诺数、管壁相对粗糙度、管子截面形状、螺旋管曲率、螺旋管螺距等对螺旋管对流传热性能(以努塞尔数表征)的影响,分析螺旋管内流体温度场分布。雷诺数、相对粗糙度的影响:管壁相对粗糙度一定时,努塞尔数随雷诺数的增大而增大,对流传热能力得到加强。雷诺数一定时,管壁相对粗糙度越大,努塞尔数越大,尤其在高雷诺数条件下。截面形状的影响:相对粗糙度、雷诺数相同条件下,管子为方管时的努塞尔数小于圆管。螺旋管曲率的影响:在管子内半径一定时,相同壁面粗糙度下,螺旋管曲率越大,努塞尔数越大。在黄原胶溶液雷诺数一定时,与管壁相对粗糙度相比,螺旋管曲率对努塞尔数的影响更显著。螺旋管螺距的影响:在螺旋管螺旋半径一定时,相同壁面相对粗糙度下,螺距越大,努塞尔数越大。在黄原胶溶液雷诺数一定时,与螺距相比,螺旋管曲率对努塞尔数的影响更显著。沿螺旋管黄原胶溶液温度升高,近管子壁面的溶液温度高于管子中心,低温区域远离螺旋管中心。     

抗拔桩基承台的数值模拟研究

为进一步研究抗拔桩承台的应力分布情况,确定承台周边是否需要配置竖向钢筋,通过有限元方法对几种典型的抗拔桩承台进行了数值模拟。结果表明,抗拔桩承台与底板交界处存在较大的拉应力,如果不加区别地统一按普通承台配置钢筋可能会存在一定的工程隐患。承台周边配置适当的竖向钢筋是必要的。承台与底板交接处有较明显的应力集中现象,当承台高度与底板厚度相差较大时建议在承台与底板交接处设置加腋措施以减小应力集中。     

预应力混凝土桩基螺旋管换热性能实验研究

为了研究桩基螺旋管的换热特性,在扬州地区搭建桩基螺旋管和钻孔双U型管换热器的岩土热响应实验台,实时采集换热管的进出口水温、流量以及土壤的温度、岩土热物性等数据。全年工况下,通过对记录的实验数据分析桩基螺旋管与钻孔双U型管在一定的进口温度、进口流速下的两者出口温度和单位井深换热量的不同,得出桩基螺旋管的优势所在,为换热器优化设计提供技术支持。     

浅滩毛细管前端换热器换热数值模拟研究

采用CFD模拟方法,针对埋置于浅滩中作为海水源热泵前端换热器的毛细管换热器,模拟了冬季和夏季的传热过程.结果表明,埋置于浅滩中的毛细管换热器应用于海水源热泵的前端换热换热效果较好.毛细管换热器单位席面积换热量夏季可达到125 W/m~2左右,冬季可达到100 W/m~2左右.从传热角度看,毛细管内流速取0.05~0.15m/s相对合理.     

双热源螺旋管水箱换热器换热性能研究

建立了水箱换热的数学模型,通过实验验证了模型的准确性。以优化后的水箱模型为基础,模拟研究了上螺旋管距水箱顶面的距离、下螺旋管距水箱底面的距离、螺旋管弯曲直径与水箱直径之比、螺旋管螺距、水箱高度与直径之比、入口流速等参数对水箱换热效果的影响,并利用回归分析得到了螺旋管外侧努塞尔数Nu与各因素之间的拟合关系式。结果表明,螺旋管弯曲直径与水箱直径之比、螺旋管螺距、入口流速对螺旋管外侧Nu的影响较大。     

桩基下洞穴顶板稳定性三维数值模拟研究

介绍了用ANSYS数值模拟软件对桩基下洞穴顶板稳定性进行计算的方法，对模型的各变量用多元线性回归方法进行分析，从而得到其关系式，并用实例验证了其适用性。     

海水源热泵用盘管换热器的数值模拟研究

为了研究海水源热泵用盘管换热器的换热能力,并确定其设计参数值,基于数值模拟软件FLUENT建立了换热器模型,进行了数值模拟,将模拟结果与实验测试值进行了对比分析,验证了其正确性。根据模拟计算出的单位管长换热量,给出设计速度参考取值范围。研究结果为海水源热泵空调系统用盘管换热器夏季换热盘管流速取值范围提供了参考,宜取0.5～0.7 m/s。     

桩基螺旋地埋管换热器热作用半径的数值研究

针对桩基螺旋地埋管换热器土壤传热范围的问题,建立了螺旋型地埋换热器三维非稳态传热模型。螺旋型管与土壤间的传热受诸多因素的影响,本文采用ansys模拟软件,在设定的夏季不同工况条件下,分析了螺旋型管的进口温度、土壤热物性、桩基混凝土热物性和系统运行时间对螺旋型管热作用半径的影响,用来指导地源热泵工程的设计。     

岩溶区桩基沉降数值模拟分析

目前关于岩溶区桩基沉降计算的研究还相对较少,还没有成熟的计算理论及计算公式,这给岩溶区铁路客运专线桥梁基础设计提出了难题。以有限元软件ANAYS为平台进行二次开发,采取随机理论建立随机溶洞模型,系统分析了岩溶区桩基竖向沉降的构成。在此基础上提出了岩溶区桩基沉降加固建议,可为同类工程提供参考。     

湿陷性黄土中桩基的数值模拟

目前,湿陷性黄土中桩基的数值模拟一直未能得到很好解决,文中从黄土的湿陷机理出发,提出一种采用有限差分软件FLAC3D模拟湿陷性的方法,依据郑西客运专线中某桩基浸水试验数据,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了此方法的可行性。进而分析了自重湿陷性黄土中钻孔灌注桩在完全浸水后中性点深度的确定以及桩基承载力折减的影响因素。结论为湿陷性黄土中桩基的设计与研究提供了指导参考。     

燃气采暖热水炉冷凝换热器数值模拟

针对燃气采暖热水炉的冷凝换热器(管壳式换热器,烟气走壳程,水走管程,换热管采用波纹管),采用Fluent软件模拟不同烟气进气角下冷凝换热器烟气温度场、传热系数、进出口烟气压力降,根据模拟结果分析最佳烟气进气角。在建立几何模型时,冷凝换热器外壳内壁面考虑两种情况,一种为平面内壁,另一种为波纹内壁(以下分别称为平面内壁换热器、波纹内壁换热器)。两种换热器烟气入口右侧(远离出口侧)均存在烟气滞留区。由于波纹对换热管与外壳间隙实现了填充,波纹内壁换热器不会出现平面内壁换热器的烟气短路情况(部分进口烟气未经换热管与管内冷水换热,就流向烟气出口)。波纹内壁换热器出口烟气温度明显低于平面内壁换热器,说明波纹内壁换热器的换热性能更优。两种换热器的传热系数均随烟气进气角的增大而增大。相同烟气进气角条件下,波纹内壁换热器的传热系数大于平面内壁换热器。两种换热器烟气压力降均随烟气进气角的增大而增大。相同烟气进气角条件下,平面内壁换热器的烟气压力降小于波纹内壁换热器。平面内壁换热器、波纹内壁换热器的最佳烟气进气角分别为15°、30°。     

冷凝式燃气热水器二次换热器数值模拟研究

二次换热器是冷凝式燃气热水器的重要部件,对提升燃气热水器的热效率具有关键作用。采用数值模拟的方法对冷凝式燃气热水器二次换热器进行研究,对实际设备进行合理简化,采用ANSYS ICEM CFD对几何模型进行网格划分,运用Fluent软件建立湍流模型和冷凝模型对二次换热器对流换热进行模拟。将实验测得的温度与模拟结果进行比较,验证模拟结果的准确性。通过对模拟结果的分析,找出二次换热器烟气流动和温度分布的规律,分析当前换热效果不理想的原因,提出3条改进措施:将烟气导流板从换热管束左侧移至中间位置,以改善烟气气流组织;增加一段导流板,使烟气进口与导流板连接,去除直角区域,以消除烟气气流在烟气进口侧上部的旋涡区;减少底部换热管束数量。     

桥梁桩基受邻近开挖影响的数值模拟研究

基坑的开挖破坏了原始地层应力状态,使土体产生流动进而导致坑周桥桩发生偏位,影响桥体结构的安全性能。文章基于FLAC建立三维仿真模型模拟了某船闸基坑的开挖对邻近既有桥桩的影响过程,探究了其偏位和内力变化规律以及施工中可能发生的危险部位。为施工期间的优化设计和合理施工提供了理论依据,以确保桥桩的安全,     

浓淡燃烧燃气热水器翅片管式换热器数值模拟研究

采用数值模拟的方法对浓淡燃烧燃气热水器翅片管式换热器进行仿真模拟研究,对实际设备进行合理简化,分别研究换热管内螺纹、翅片的形式以及翅片的数目对换热器内流体流动和换热的影响,并将实验测得的数据与模拟结果进行比较。比较结果表明:带有螺纹的换热管对水的出口温度影响较小;异形翅片的换热效果要优于平面翅片的换热效果;换热器内水的出口温度随翅片数目的增加呈对数函数分布。     

超声波桩基检测多物理场数值模拟

随着我国建筑行业的快速发展,桩基运用也越来越广泛,桩基的完整性检测至关重要。超声波无损检测技术具有检测深度大、范围广、灵敏度高、速度快等优点,已成为桩基检测中运用最多的检测方法。超声波检测对缺陷的判定方法缺少理论支撑,出现漏判、误判的情况。为了准确有效的检测桩基的完整性,通过Comsol Multiphysics有限元分析软件建立二维桩基无损检测模型,利用压力声学、固体力学模块和压电效应进行多物理场耦合。通过声速和波形,验证超声波模型的准确性。建立不同尺寸的空洞缺陷模型,通过对声压和声时的分析,提出空洞尺寸对超声传播影响规律。通过空洞在中心轴上位置的变化,分析对比声压与换能器相对距离关系,空洞缺陷靠近发射换能器相对于接收换能器影响更大。     

燃气热水器翅片管换热器烟气侧数值模拟

采用计算流体力学方法,对燃气热水器翅片管换热器烟气的温度场、速度场进行数值模拟。翅片管换热器采用管子为错排形式的连续翅片管束,管子上方翅片有冲孔。管子错排布置有助于增强传热效果,降低金属消耗量。管子上方翅片的冲孔可破坏尾流区的边界层,有利于强化传热。