基于DNA遗传技术的气液两相流型辨识研究

利用DNA分子的复制、储存和传递信息的功能,采用基于DNA编码技术的遗传算法优化BP神经网络,建立了具有更高辨识能力的气液两相流流型辨识模型,并就若干参数对辨识模型计算效率的影响规律进行了研究。研究结果表明,基于DNA编码遗传技术对BP神经网络进行优化处理而形成的气液两相流型辨识模型比已有其它辨识模型具有更高的辨识能力;通过轴承腔气液两相流动数值仿真流型模式的辨识分析,表明这一辨识模型可应用于航空发动机轴承腔气液两相流的研究。     

锚链提升器水平液压管内气泡流型及其对边界层速度梯度影响分析

为有效提取气泡对管路边界层的扰动参数,达到提前预测和判断空气对液压管路污染的目的,基于管路流动边界层理论和气液两相流动理论,通过Fluent仿真平台建立气液管路模型,计算得到气泡流型及其对边界层速度梯度的影响规律。通过实验验证了仿真模型中气泡流型变化的一致性,并提出了一种液压系统空气污染诊断的新方法。计算结果表明,该方法能通过提取边界层微观变化规律来监测液压系统宏观空气污染故障;但是,当气泡直径小于0.01 mm时,则面临监测不到边界层速度梯度变化的情况。     

气液两相喷嘴等温流动模型

通过对Rundinger气液两相喷嘴流动模型计算机求解发现,大载荷比两相喷嘴流动中液体和气体的温度基本相等且与入口温度相同,从而提出等温流动假设,并对其合理性进行理论分析.得到一种适合于大载荷比的气液两相喷嘴简化等温流动数学模型,并对喷嘴参数和性能的影响因素进行研究.将该数学模型与Rudinger模型进行理论计算和试验比较,发现在大载荷比时两个模型计算结果和试验数据非常接近.     

基于希尔伯特-黄变换和隐马尔可夫模型的气液两相流流型识别方法

为了研究垂直上升管中的气液两相流的流型,利用自制的多电导探针的测量系统采集了四种典型流型的电导波动信息.由于气液两相流电导波动信号的非平稳特征以及神经网络学习收敛慢等问题,提出了一种基于希尔伯特-黄变换(hilbert-huang transform,HHT)和隐马尔可夫模型(hidden markov model,HMM)的两相流流型识别方法.该方法首先将信号经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)后的固有模态函数(IMFs)进行希尔伯特变换得到其幅值能量,并将其作为特征向量,输入到已经训练完毕的各状态HMM中,实现了对气液两相流的流型识别.实验结果表明:该方法能很好的识别垂直管内的4种流型,而且优于BP神经网络,从而为流型识别开辟了一条新的途径.     

微通道内单相及气液两相流动换热数值模拟研究进展综述

随着科技的发展,微电子设备的散热量越来越大,传统换热器将难以满足其散热需求。微通道散热是一种新型的高效换热技术,其结构紧凑、换热性能突出、运行安全可靠的特点引起国内外学术界和工业界的广泛关注。试验技术存在对换热装置加工工艺和测量仪器精度的高要求,成本高、准备周期长;数值模拟技术成本低、计算周期短,探索微通道内单相和气液两相流动换热特性更为便捷,其优势也日益突显。详细介绍了针对微通道换热器的传热流动数值模拟研究方法,对比分析了包含LBM模拟方法和VOF气液两相流模型在内的典型数值方法,并总结了数值模拟在微通道单相换热特性、气液两相换热特性和临界热流密度方面的研究进展。     

基于Ishihara模型的换热器气液两相流动特性研究

以Ishihara两相流动模型为基础,对TEMA-E型管壳式换热器壳侧两相流体流动特性进行了试验研究.应用Ishihara推荐的两相压降公式形式,得到了主流路的两相摩擦压降表达式,并与实验结果吻合较好.通过错流区分相流动模型,分析计算了主流路与旁路中气液分布情况,结果表明气液分配比例与两相流流型和气液质量流速有关,且比例值的波动范围较大.     

内螺旋盘管冷凝器动态特性数值模拟

一种用于海水冰浆机的内螺旋盘管冷凝器可以显著强化传热和减小换热器体积,为了研究这种换热器的动态工作过程建立了分区、分流型的适时动态分布参数模型,模型考虑了流体的适时物性参数、湿区含液量、流动压力损失以及管壁蓄热等影响因素,采用显式方程组,求解速度快,并且在计算过程中可根据制冷剂状态从所建立的物性数据库中适时获取物性参数.模拟计算结果与实验吻合较好,表明该模型可以预测冷凝器启动过程的动态特性以及冷凝管长度与直径、冷却水流速与入口温度因素对冷凝器动态换热过程的影响.     

基于ERT技术的垂直管道两相流流型识别

在两相流测量问题的研究中 ,流型的准确识别是其它流动参数准确测量的基础。基于电学敏感原理的电阻层析成像技术 (ERT) ,由于可视化、无辐射、低成本等优点 ,在两相流动参数的检测中具有很广阔的发展前景。研究中以 ERT系统样机为测量工具 ,以垂直管道气 /液两相管流为研究对象。通过对模拟流动状态实验下几种典型流型的测量数据的采集、处理 ,采用模式识别中的特征提取方法降低数据维数 ,并利用数理统计和神经网络方法识别流型。研究结果表明采用距离判别法和径向基神经网络技术均得到较高的识别率     

轴承腔中润滑油气液两相分层流动研究

基于轴承腔中润滑油气液两相分层流动模型和湍流模型，采用VOF方法追踪气液界面等技术求解三维N—S公式，对腔内润滑油气液两相分层流动的特性进行了研究。分析了润滑油混合物空气体积比等结构工况参数对流体介质在轴承腔出口处压力和径向速度的影响，研究结果揭示了结构工况参数对出口压力和径向速度的不同影响趋势。将所计算得到的理论数据与国外类似结构的轴承腔工况条件和结构数据进行比较，证明了该计算方法和结果的正确性。     

多级轴流式混输泵内气液两相流的数值计算

利用Fluent计算软件在多重参考坐标系下采用欧拉方法的双流体湍流模型计算多级轴流式泵内高含气状态下的三维气液两相流场。通过对绝对流速、叶轮相对流速、压力、气液两相分布及其相间滑移速度矢量的分析,探讨了气液两相介质在泵内的流动规律。通过与泵性能实验结果对比,验证了本文方法对气液两相轴流泵计算分析的有效性。     

基于Modelica/Dymola的间壁式换热器仿真研究

间壁式换热器以高效的换热效率、热损失小、结构紧凑轻巧、经济性好、使用寿命长等优点,广泛应用在分布式供能系统、石油化工等领域。为了研究换热器在不同温度的冷热流体共同作用下的动态特性,采用了面向对象的方法,将换热器分解成了几何参数模块、换热单元模块、流动模块、物性参数等模块,根据质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒方程,采用支持面向对象、非因果和支持多领域物理系统建模的Modelica语言,在Dymola平台下建立了换热器各模块的仿真模型库HeatExchanger。以简单的平行流为例,搭建了系统仿真模型,验证了模型的准确性,分析了冷热流体在不同温度下共同扰动的动态特性。结果表明:Modelica语言简单,易于理解,建好的模型库易于维护和升级,仿真误差较小,具有很好的重用性和扩展性。     

茹卡乌斯卡斯横掠错排管束实验模型的数值模拟

茹卡乌斯卡斯实验关联式在换热器的设计中有着广泛的应用。针对茹卡乌斯卡斯研究流体横掠错排管束流动与换热特性的实验段为原型,经过适当的简化,建立三维模型,运用大型CFD软件Fluent对该模型内流体的流动与换热特性进行了数值模拟研究。将数值模拟结果与公式计算结果进行对比,误差较小。通过考察特殊管排的局部换热特性,对模型壁面对换热的影响、末排管与中间管排的换热特性差异进行了分析;并将使用茹卡乌斯卡斯公式进行计算的误差与管排数的关系进行分析,在实际的设计计算中有一定的参考意义。     

单环路脉动热管工质数值模拟

根据单环路脉动热管的结构特点及传热特性,建立了考虑热管内气液两相流动、传热传质和相变的数理模型。选取乙醇和纯水为工质,采用Vof方法对脉动热管进行数值模拟,研究了热管运行过程的气液相变。结果显示,脉动热管性能与气化潜热有关,工质气化潜热低的脉动热管更容易启动。     

栅板式换热器的传热性能研究

建立了栅板式换热器板内流体流动的二维物理模型,通过数值模拟和冲渣水试验,分析了回收余热的栅板式换热器的传热性能。模拟了板间距和入口流速对流动和流阻的影响;试验测试了栅板式换热器的压降,分析栅板式换热器传热和流阻特性,并拟合出其传热和压降准则关系式。     

基于三维实体模型的管壳式换热器壳程流场和温度场数值研究

根据管壳式换热器的结构特点,采用基于管壳式换热器真实三维实体模型的几何建模方案,提出了管壳式换热器周期性全截面计算模型,实现了具有复杂壳程结构的管壳式换热器的数值模拟,克服了现有数值模拟建模方式的一些不足,为再现和模拟管壳式换热器壳程的真实流动状况,以及分析各种构件对壳程流体流动和传热性能的影响提供了良好的辅助手段。在综合考虑折流杆换热器壳程流体流动与传热的多方面影响因素下,提出了对折流杆换热器周期性单元流道模型的修正算法,改进和完善了折流杆换热器周期性单元流道计算模型的实用性和适用性。     

基于Fluent 的管壳式换热器数值模拟及优化

文中针对当前管壳式换热器结构特点及特性,提出了T型折流板和Y型折流板2种新的折流板结构.利用ANSYS Workbench平台,创建了T型折流板和Y型折流板管壳式换热器的几何模型及有限元模型.同时,利用Fluent分析了换热器在不同流体入口速度下的壳程流动及换热性能.针对Y型折流板管壳式换热器,研究了折流板侧板夹角对Y型折流板换热器壳程换热性能的影响.利用DesignExploration多目标优化工具,对T型折流板的结构参数进行了优化.     

基于Fluent的柴油机冷却环道流动特性分析

 为缓解柴油机活塞的过热问题,对冷却环道内的气液两相流动状态及传热特性进行了研究。根据计算流体力学方法确立柴油机冷却环道流动的湍流模型和相界面模型。采用有限元方法,建立冷却环道两相流仿真模型,针对柴油机不同的转速、油压和油温条件分别进行仿真计算,得出油液的体积率和平均换热系数随曲轴转角的变化规律。通过发动机喷流试验台的验证可知,冷却环道内两相流动状态的实验与仿真结果具有良好的匹配性。研究结果表明：喷油压力对油液体积率和平均换热系数的影响非常小;油体积率和平均换热系数的变化趋势不存在一致性;冷却环道的换热能力主要由油液黏度和振荡强度决定。     

内置扭带换热管三维流动与传热数值模拟

对自转扭带换热管内流体的运动进行了分析,根据流体在自转扭带管内的切向运动特点,提出将自转扭带等效虚拟于静止扭带的思路。建立内置螺旋扭带换热管流体流动的三维物理模型,采用大型CFD软件FLUENT6.0中的RNG k-ε模型对内置扭带换热管内的流动与传热进行了数值模拟,得到了内置扭带换热管流体流动的速度、压力、湍流强度场分布规律及传热特性。比较了静止、旋转及旋转等效虚拟静止扭带换热管的传热和阻力降特性,分析了不同螺距对强化传热和阻力降的影响。速度场的模拟值与激光测速仪试验值进行了比较,二者吻合较好。     

管板间隙对管壳式换热器流动与传热的影响研究

管壳式换热器中,由管板间隙引起的漏流不利于换热器的传热。通过一种新型网格生成方法,对所建立的三维实体模型进行网格划分,并利用CFD软件Fluent进行数值模拟,研究不同情况下壳程与管程的流动与传热特性。计算中采用标准k—ε模型,SIMPLE算法,压力方程为标准格式。将模拟结果引入换热器评价指标,全面分析管板间隙对管壳式换热器流动与传热的影响。     

三种管壳式换热器传热与流阻性能对比实验研究

弓形折流板换热器壳程流体横向冲刷换热管时存在流动阻力大和传热死区大等缺点,折流杆换热器壳程流体纵向流动,但当壳程流体雷诺数Re较小时传热性能不佳。为克服上述缺点,研究开发了一种新型高效节能的斜向流管壳式换热器,该换热器壳程流体总体呈纵向流动,局部区域流体倾斜冲刷换热管束。对斜向流换热器与折流板换热器和折流杆换热器传热与流阻性能的对比实验研究表明,在同等壳程流体流量下,斜向流管壳式换热器的传热系数、压降和综合性能均介于折流板换热器与折流杆换热器之间。研究结果为管壳式换热器升级换代提供了一种新技术和新装备,也为热力系统中换热器选型和结构优化设计提供了重要依据。