新型强化换热管管外流动与换热特性

针对新型强化换热管的几何特征,采用三维数值模拟方法,分别从速度—压力场协同性、综合评价因子ε、速度—温度场协同角三个方面对扭曲管、波节管、波纹管开展研究。对波纹管的实验测量结果与数值模拟结果最大相对偏差为2.35%。数值模拟结果表明,纹管管外Re从569~7 399变化,总压降从3.78增长到317.30Pa;扭曲管Re从508~7 622变化,总压降从0.84增大到62.50Pa;波节管Re为580~7 550变化,总压降从1.29增长到110.00Pa,波纹管阻力相比波节管最大提高186.7%,相比于扭曲管提高408.4%,Re<4 500时扭曲管Nu数比波纹管最大提高13.30%,比波节管最大提高6.97%,Re>4 500时波节管换热性能逐渐超越扭曲管以及波纹管,在计算范围内Nu比扭曲管最大提高5.17%,比波纹管最大提高5.40%;波节管的周期性波峰对于强化换热和减阻作用显著;波纹管的压降、强化换热表现均弱于波节管和扭曲管。根据计算结果拟合出Nu数与Re、Pr的实验关联式,为管壳式换热器设计提供一定的理论和依据。     

竖直矩形细通道内水沸腾换热的数值模拟

对宽度为1和O.1 mm竖直矩形细通道内的沸腾换热展开研究,通过数值模拟的方法探索汽泡生成、长大和脱离的过程;用几何重构和界面追踪的方法获取相界面移动和变化对系统内压差以及平均表面换热系数的影响,计算中考虑了重力、表面张力和壁面黏性的作用.发现:通道宽度的不同对汽泡生长方式和汽泡形态产生很大影响,并由此导致临界热流密度...     

等节距缩放管内传热数值模拟及场协同分析

采用FLUENT软件对具有不同结构参数的等节距缩放管进行了对流传热数值模拟,研究了缩放角θ、喉径比γ及节距L对传热性能的影响,并用场协同理论进行传热强化分析。结果表明：雷诺数Re在4 138~5 977范围内,缩放角θ越大,努塞尔数Nu越大,压降Δp急剧增大;喉径比γ越小,努塞尔数Nu越大,压降Δp急剧增大;节距L在30~50 mm范围内,随雷诺数Re增大,节距L增加,努塞尔数Nu增大;在50~60 mm范围内,随雷诺数Re增大,节距L增加,努塞尔数Nu基本保持不变;等节距缩放管的缩放节能改善管内流体速度场和热流场的协同程度,提升管内对流传热水平。     

新型椭圆截面螺旋扭曲组合管换热特性的数值模拟

提出了一种新型换热管型,即椭圆截面螺旋扭曲组合管。以场协同理论为指导,通过改变管型形状参数组合方式,对椭圆截面螺旋扭曲组合管进行数值模拟及分析,并进行不同Re数下圆管换热Nu数与经验公式对比,结果表明:组合比为0.4,长短径比为2.0,扭曲角度为90°时,综合性能最优,确定椭圆截面螺旋扭曲组合管对换热的强化是有效的,模拟结果是可信的。     

多种纵向涡发生器配置方案流动换热的数值模拟

为了深入挖掘三角翼纵向涡发生器在两个相对壁面布置的强化换热潜力,采用数值模拟方法,在雷诺数3 000～18 000的范围内研究了5种纵向涡发生器配置的流动换热情况,配置方式包括单面布置的共同上、下流配置,双面布置的共同上、下流配置,以及混合配置。结果表明：纵向涡可以很好地提高场协同效果,换热强度不完全取决于通道中的二次流强度,还取决于通道中的场协同性;在所有配置中,混合配置具有最高的二次流强度、最佳的场协同效果以及换热性能,可以将光滑通道的Nu提高28.3%～35.3%;另外4种配置可分别将光滑通道的Nu提高21.4%～32.0%,20.0%～29.2%,26.3%～34.3%和23.7%～28.0%;建议选用Re<6 000范围内的混合配置,此时其具有1.03～1.10的综合换热因子以及1.32～1.35的Nu/Nu₀。     

膜片管通道流动与换热过程的数值模拟

采用SIMPLE算法模拟膜片管通道中的流动与换热,分析流场中出现的非线性现象以及不同管束排列方式对换热的影响。物理模型长度为185. 6 mm,高度为92. 8 mm,圆管直径为32 mm。烟气入口温度为400 K,上下两侧固体壁面温度为300 K。假设流动与换热进入充分发展阶段,雷诺数(Re)的取值范围是3 000～25 000,通入不同流速的烟气与两侧的壁面进行换热。结果表明:采用雷诺应力模型(RSM)所得的努塞尔数(Nu)与实验关联式结果最吻合,而且相对误差在5%～17%间;采用直接模拟(DNS)模拟时,稳态到非稳态的临界Re是100;在同一Re时,随着管间距减小,Nu是逐渐增加的,当Re取为25 000,管束水平间距和竖直间距均取为43. 2 mm时,通道换热能力达到最大且相应的Nu是195. 23。     

省煤器鳍片管强化传热的三维数值模拟和场协同原理分析

利用FLUENT软件对省煤器横截面积恒定的4种矩形鳍片管的传热和流动特性进行了三维数值模拟,将数值模拟结果与试验结果进行了比较.并用场协同理论进行了分析.结果表明:Re数在2 000～5 000范围内,5 mm×20 mm矩形鳍片管的换热区域速度场和温度场协同度较高并且流动阻力系数较小,其综合强化传热效果好.     

对流换热场协同理论的新视角

从能量方程出发，对过增元教授提出的对流换热场协同理论公式变形，得到另一种形式的速度场和温度场的协同关系。研究表明，除物性外对流的换热强度主要取决于与温度和速度积的散度，并通过例子对其进行了探讨。     

螺旋槽管换热过程的三维速度场与温度场耦合数值模拟

根据螺旋槽管换热器结构特点及传热特性,建立了以水为工质的换热器流动与传热的三维几何模型。运用有限元分析软件ANSYS模拟出换热器在换热过程中速度场与温度场的状况,分别得到了螺旋槽管内壁与外壁的对流换热系数。结果表明:槽深越大,随着Re增大,换热性能越好;当Re较小时,螺距越大,换热效果降低。其与该类光管换热器相比,得出螺旋槽管的换热系数是光管的2.5倍左右,强化了传热,为此产品的进一步理论研究和推广应用提供了依据。     

“球囊夹紧法”取出锁骨下动脉支架推送杆断裂残端一例

针对水平光滑管和微肋管,基于FLUENT平台对制冷剂管内沸腾传热特性进行了数值模拟,研究质量流量、热流密度及干度等因素对制冷剂R245fa沸腾换热系数的影响。模拟结果表明:沸腾换热系数随着制冷剂质量流速与热流密度的增加而提高;随着干度的增加,换热系数先增加再降低,并在x=0.7时达到极大值;相比光滑管,微肋管内制冷剂的沸腾传热系数能提高10%~25%。     

新型横纹螺旋盘管强化传热的数值模拟

为了增强螺旋盘管的传热性能,对现有的普通螺旋盘管进行优化设计,提出一种管壁向内凸起形成环肋的异型管,称为横纹螺旋盘管。通过数值模拟方法对横纹螺旋盘管和普通盘管内部流动和传热过程进行模拟。应用场协同原理对其速度场和温度场的协同作用进行分析。实验数据与仿真结果的误差在5%以内,验证了数值模拟方法的正确性。在不同Re(雷诺数)条件下,计算两种盘管的Nu(努塞尔数),进而与Gnielinski(格尼林斯基)修正公式计算结果进行比较,误差在10%以内。结果表明:环肋结构通过工质旋转流动破坏边界层厚度,改善了管内速度场与温度场的协同程度,从而实现了强化传热。在较高的Re范围内,横纹螺旋盘管的Nu为普通盘管的1.29~1.43倍。因此,横纹螺旋盘管具有更好的传热性能,为异型螺旋盘管的研究及工程应用提供一定的理论依据。     

基于场协同理论的超声波对强化换热影响

本研究分别对圆管、波节管和横纹管在Fluent软件中进行数值模拟,模拟了3种管型在紊流工况下的换热效果并对数值模拟所得到的结果用场协同的理论分析。结果表明:从场协同理论得出加入超声波会增强场的协同程度,增强换热管的换热效果;圆管、波节管、横纹管的场协同数则随着雷诺数的增加而减小;而努塞尔数和表面传热系数随着雷诺数的增加而增加,综合性能系数随着雷诺数的增加而增加,而效能评价系数会随着雷诺数的增加而减小。     

新型油冷器壳程流动与强化传热数值模拟

为了对机械设备用油进行降温,保障机械设备正常工作。本文对油冷却器的结构进行了优化,根据工质油粘度大、Pr数大的特点,选择多叶孔板结构实现壳程的传热强化。采用商用软件FLUENT对三叶孔板、四叶孔板以及五叶孔板换热器进行数值模拟,得到了油冷器的壳程传热与阻力性能曲线。结果表明:多叶孔支撑板对高粘度流体油的传热有强化作用。三叶孔、四叶孔与五叶孔支撑板之间进行比较,在流体流速较低时,采用正四边形布管的四叶孔与五叶孔支撑板综合性能更好一些,但在其他大部分工况下,三叶孔板换热器的传热强化综合性能更优,其无量纲传热强化综合指标PEC比四叶孔与五叶孔分别提高37%~62%和39%~63%。     

内置稳燃热岛燃气锅炉内流动与传热数值模拟

1前言近年来,随着钢铁工业的迅猛发展,生产中的副产煤气大量增加。焦炉煤气和转炉煤气由于发热值高,可以在生产和生活中有效利用。而高炉煤气属低热值燃料,受到其燃烧特性的限制,很难作为远距离输送的生活用气,只能在企业内部转换利用[1]。为了充分利用自产的高炉煤气,国内钢铁