波纹管层流传热与流动的三维数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT对波纹管在层流情况下的传热与流动问题进行了三维数值模拟。所模拟的波纹管的母线由多段凹凸圆弧组成(半径分别为R1和R2),其公称直径为20mm,长度为2m。模拟了几何参数R1、R2对其传热与流动性能的影响。在模拟过程中压力-速度耦合选用SIMPLEC格式,压力方程的离散选用Standard格式,其他方程的离散均选用QUICK格式。结果表明:与光管相比,层流情况下波纹管能显著强化传热,在雷诺数(Re)相等情况下,波纹管的R1越大、R2越小时的强化传热效果越好;在几何参数相同情况下,Re越大,强化传热效果越好,在所研究的范围内,Nu最大增加了199.5%。同时,波纹管还具有良好的流动性能,大部分Re的范围内流动阻力系数小于光管的情况,并且随着Re的增大而逐渐接近于光管的摩擦系数。     

回转式空气预热器传热元件传热与流动三维数值模拟

为提高回转式空气预热器的传热性能,降低其流动阻力,需要对其内部的传热元件进行板型的优化设计。利用计算流体力学软件fluent,对回转式空气预热器几种常用传热元件的传热与流动问题进行了三维数值模拟研究。对模拟数据进行分析,得到了不同传热元件的传热特性及阻力特性曲线,通过对具体模拟数据的对比分析发现:带波纹的传热元件的换热效果较由光板组成的传热元件好;随着板型当量直径的减小,单位体积的换热面积逐渐增大,传热元件的换热效果不断提升,流动阻力不断增大;同类型板型的几何参数对其传热特性及阻力特性有较大影响。模拟结果可为传热元件的选型优化以及回转式空气预热器的设计计算提供基础数据。     

打印电路板式换热器流动与传热数值模拟研究

印刷板式换热器是一种新型高效紧凑式微型通道热交换器,具有紧凑、耐高温、高压的优点,在太阳能、液化天然气和核能等清洁能源领域受到广泛地关注与重视。针对印刷板式换热器应用于LNG行业的汽化器,采用超临界氮气作为工作流体。利用数值模拟和理论分析的方法研究PCHE不同流道弯曲角度、不同直径下进口截面温度变化对内部流动与传热效率的影响。结果表明,弯曲角度增大时,所对应的对流换热系数的数值也随着增大,压降也随之升高;流道直径的加大不仅使对流换热系数增强,压降也随之减小,有较好的传热效果。     

600MW机组凝汽器汽侧流动与传热性能模拟

利用建立于PHOENICS操作平台上的凝汽器汽侧流场的三维模型，对某电厂600MW凝汽器壳侧复杂的混合物流动过程进行了计算模拟，并在此基础上做出了理论分析，找出了换热器性能薄弱的环节，提出了改造方案．计算结果与实验情况基本吻合。     

回转式空气预热器搪瓷蓄热元件传热与流动数值模拟研究

为缓解SCR脱硝后的堵灰和腐蚀问题,回转式空气预热器冷端普遍采用搪瓷蓄热元件。选取3种板型的搪瓷蓄热元件,采用三维数值模拟方法研究其传热与流动特性,得到了各元件内部流体的流场和温度场分布、及努塞尔数和阻力系数随雷诺数的变化规律。结果发现:随着当量直径d和空隙率n的减小,搪瓷蓄热元件的传热系数提高,流动阻力增大,流动阻力增加幅度为传热系数提升幅度的1.9~2.5倍,传热系数和流动阻力随波纹宽度的增加而增大。     

600MW机组凝汽器汽侧流动与传热性能模拟

利用建立于PHOENICS操作平台上的凝汽器汽侧流场的三维模型,对某电厂600 MW凝汽器壳侧复杂的混合物流动过程进行了计算模拟,并在此基础上做出了理论分析,找出了换热器性能薄弱的环节,提出了改造方案.计算结果与实验情况基本吻合.     

考虑裂隙-岩块间水交换的单裂隙非饱和渗流数值模拟

为了研究单裂隙非饱和渗流的水力特性,根据裂隙面分形维数、裂隙面位错值和面积接触率,提出了采用随机布朗函数生成裂隙开度分布的方法;基于裂隙局域立方定理成立的假定,并考虑裂隙-岩块间拟稳态水交换,建立了单裂隙非饱和渗流数值分析模型。模拟得到的裂隙毛细压力-饱和度以及非饱和渗透系数-毛细压力的关系曲线能够反映排水、吸水间的滞后性及体现排水时的进气值和残余水饱和度。模拟结果与试验结果的定性对比表明,建立的模型可为考虑裂隙-岩块间水交换的单裂隙非饱和渗流模拟提供合理可行的方法。最后对比了考虑与不考虑裂隙-岩块间水交换的裂隙非饱和渗透系数-毛细压力关系曲线,结果表明,在高毛细压力(低饱和度)下,可忽略裂隙-岩块间的水交换。     

柴油机喷油嘴内燃油流动三维数值模拟

喷油嘴内的流动状态以及燃油喷射情况在很大程度上影响柴油机的排放和经济性能。鉴于试验和测量受种种条件的限制,可利用CFD软件AVL-FIRE中的混合多相流模型加空穴模型,通过数值计算,模拟了柴油机孔式喷油嘴内的燃油流动状态。模拟出喷油嘴内燃油流动状况,空穴的产生、发展及分布情况。进一步分析了不同燃油喷射压力对喷孔内空穴分布的影响。分析表明,通过本方法可预测喷油嘴内的燃油流动状况,可为喷油嘴设计的合理性指出改进方向。     

波壁管中脉动流动的数值模拟

利用数值模拟的方法,文中对脉动流动下波壁管内流体的流动和换热特性进行研究,分析了脉动参数雷诺数Re、斯德鲁哈尔数St以及振动分率P对波壁管中流体的传热和阻力特性的影响.结果表明:Re、St与P对流体的换热特性均有影响,在脉动流场下,波壁管内流体的传热强化幅度随雷诺数Re的增大而先增大后减小;与斯德鲁哈尔数St以及振动分率P均成正比关系.随着St的增加,摩擦阻力系数在较低St时几乎不发生变化,而在较大St时明显发生变化,但随着St的增加,平均摩擦系数f_(m)几乎不发生变化;平均摩擦系数f_(m)随振动分率P的增加而逐渐增大,随雷诺数Re的增大而逐渐减小.     

波纹翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟

基于有限容积法建立波纹翅片管换热器流体流动与传热的计算模型,在不同送风速度工况下,分别对6种不同波纹倾角结构换热器内流体的流动及传热进行了数值模拟,分析了流道内的温度场、压力场及速度场的变化规律,得到了换热量、压降以及出口温度随入口风速变化的规律。结果表明,换热量、压降以及出口温度均随波纹倾角的增加而增大;换热量随着送风速度的加快而增加,压降及出口温度随着送风速度的加快而降低;翅片板间流体的流动与传热存在比较明显的不均性,导致换热管背风侧存在明显的传热"死区"。     

球面弓形折流板换热器壳程流体流动与传热的数值模拟

为了改善普通弓形折流板换热器换热性能,提出了一种新型折流板换热器-球面弓形折流板换热器。建立曲率半径为0.75 D的球面弓形折流板换热器和普通弓形折流板换热器数值分析模型,得到了壳程流体流场分布情况以及壳程压力降和传热系数。结果表明,在相同结构参数和进口流速条件下,球面弓形折流板换热器壳程压力降比普通弓形折流板换热器降低8%~11%,壳程传热系数比普通弓形折流板换热器降低1%~5%。     

交叉缩放椭圆强化换热管内流动和传热性能的数值研究

以交叉缩放椭圆强化换热管为几何模型,对管内的传热和流动进行数值模拟,计算结果表明,过渡段流场不同于直管段,纵向涡流较大,湍流强度和湍动能都较大,过渡段强化传热效果明显好于直管段,但阻力也增加了;并且发现随着椭圆长轴与短轴之比的增加,换热增强,为交叉缩放椭圆强化换热管在换热领域的实际应用提供了理论依据.     

埋地热油管道停输三维非稳态传热过程的数值模拟

针对埋地热油管道停输过程进行研究,结合有限差分法和有限容积法建立埋地热油管道正常运行及停输过程的非稳态传热模型,考虑了管道正常运行及停输过程中管内原油粘度,密度,比热,导热系数随温度的变化关系,同时考虑了停输过程原油凝固潜热对温降的影响,地表温度采用周期性边界条件,数值模拟了埋地热油管道运行至第二年3月末停输温降过程。研究表明,随着停输时间的延长,管道沿线各截面处管内原油固化过程各异且土壤温度场变化明显,确定合理停输时间,为管道安全启动提供理论指导。     

冷热水混合器流动传热特性的数值模拟

目前,中央热水工程向大型自动化和人性化方向发展,工程恒温热水混合器应运而生,它是供水系统专门配套的全自动洗浴水温控制设备。运用CFD软件的RNGk-ε湍流模型对冷热水混合器进行三维数值模拟,研究其内部流场和温度场的变化情况,同时分析了入口直径、入口速度、入口热水温度等因素对混合器内的流场分布及混合效果的影响。研究结果反映了混合器内部的复杂流动,为混合器的设计和改进提供了理论依据。     

管壳式换热器流动与传热的三维数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT对一小型管壳式换热器的流动与传热问题进行了三维数值模拟。换热器壳体直径为130mm,12根20mm×1 500mm的换热管正方形排列,折流板为30%缺口的弓形折流板,模拟了3种不同折流板间距的情况。模拟过程采用雷诺应力湍流模型,压力速度耦合选用SIMPLEC格式,压力方程的离散选用Standard格式,其他方程的离散均选用QUICK格式。数值模拟结果表明:减小折流板间距对总体传热系数的增加不太明显,但却显著增加了壳程的流动阻力。最后应用Bell法对3种不同折流板间距的数值模拟结果进行了校核,他们之间的最大误差为6.57%,表明数值模拟结果准确可靠。     

流体横掠圆柱体传热特性数值模拟的流态模型选择

采用层流模型、标准k-ε紊流模型、RNG k-ε紊流模型,对亚临界雷诺数条件下(Re=300~300 000)的二维圆柱扰流进行了数值模拟与仿真,得到了圆柱壁面平均努塞尔数随雷诺数变化的规律。并得出结论:当Re≤3 900时,采用层流模型较合适;当3 900≤Re≤22 000范围内时,采用标准k-ε紊流模型较合适;当22 000≤Re≤300 000时,采用RNG k-ε紊流模型较合适。     

正弦波纹管内的流动和传热数值研究

以正弦波纹管为几何模型,应用FLUENT软件,对管内的传热和流动进行了数值模拟,分析了流动状态和管道几何结构对传热与流动阻力的影响.计算结果表明,在层流和湍流时,流速都呈周期性变化.层流时,在当量直径相同的条件下,周期越大,其强化传热效果较差,而幅值较大,强化传热效果较好;在湍流时,幅值增加对强化传热影响较小,但幅值增加较大,传热和阻力都较大地增加了;为正弦型波纹管在换热领域的实际应用提供了理论依据.