旋转对梯形扰流柱通道流动及换热的影响

采用数值模拟的方法,对在旋转情况下的有弦向出流的梯形扰流柱通道内的三维流场进行了模拟研究。重点研究了在固定出流比的情况下,不同转速对扰流柱通道内的流动情况及端壁平均换热系数的影响。计算结果表明：R_o不为0时,通道内的流场与静止时相比有较大变化,在扰流柱区域内的扰动强度明显增大,流动更加紊乱,在扰流柱区域和无柱区域内均有涡旋现象发生;当Re数一定时,通道的压降和端壁的平均换热系数随着旋转数R_o的增大而增加;旋转对扰流柱通道的压降和端壁换热系数有明显影响,旋转对扰流柱通道流动及换热的影响随通道数Re数的增大而增强。     

高实度菱形扰流柱冷却通道的传热及流动特性研究

采用数值模拟的方法对高实度(45%)菱形扰流柱在恒定通道和收敛通道内的传热及流动特性进行三维数值模拟研究,分析了不同雷诺数下两种通道内的传热及压力损失。研究结果表明:随着雷诺数的增加,恒定通道和收敛通道传热效果均增强,两种通道内的流动阻力损失也减小,但减小的趋势逐渐降低;在相同雷诺数下,收敛通道内扰流柱的表面尤其是背风面能够被有效冷却;恒定通道的压力损失变化平缓且呈线性分布,而收敛通道内的压力损失存在急剧增大区域。     

具有浇注缺陷的扰流柱流动与换热特性的对比分析

采用数值模拟方法对两种具有浇注缺陷的扰流柱通道的换热和流动阻力特性进行了模拟,重点研究了断裂结构和束腰结构扰流柱的影响,并与完整扰流柱通道进行了比较。结果表明所研究的扰流柱通道与完整扰流柱通道相比,其换热效果和压力损失系数相差不大。具有断裂结构和束腰结构的扰流柱减轻了叶片的重量,降低加工精度,对通道的流动和换热特性的影响不大,甚至具有一定的强化传热作用。     

涡轮叶片尾缘扰流柱最佳形状的研究

以涡轮叶片尾缘中扰流柱的换热为应用背景，讨论了一定条件下获得最大换热量时扰流柱的形状曲线，系统分析了这种最佳曲线随扰流柱物性参数及几何特征变化的规律。     

截面形状对旋转扰流柱通道流动换热特性的影响

为合理设计航空发动机涡轮动叶尾缘冷却结构,采用ANSYS FLUENT软件模拟了四种扰流柱截面形状在旋转状态下的流动换热特性。对比分析了不同旋转数(Ro)和不同扰流柱截面形状时通道内部的三维流场分布、湍流动能分布、努塞尔数(Nu)分布以及阻力系数。其中扰流柱的截面形状包含圆形、菱形、矩形和椭圆形,Ro数包含0、0.2、0.4和0.6四种数值。模拟过程中通道入口雷诺数为7 000,壁面恒定热流为1 000 W/m²。结果表明,截面形状和旋转数对流动和换热状态有着显著影响,矩形扰流柱通道的换热系数和阻力系数最高;随着旋转数的增加,迎风面和背风面的换热系数差异逐渐增大;在旋转作用下,扰流柱尾缘区域出现了纵向二次流,该二次流显著破坏了壁面附近的边界层,有利于背风面换热增强。     

旋转对非圆形扰流柱排换热影响的数值模拟

对有非圆形叉排扰流柱排的旋转矩形通道的换热旋转效应进行了数值模拟。扰流柱排的几何参数为/=4,/=1.33,/=2.7。来流雷诺数=20000下,旋转数o=0～0.3时对三种不同形状(方形、钻石形和液滴形)的扰流柱旋转矩形通道的换热研究。结果表明:迎风面与背风面的平均数都随着o的增加而增大;钻石形扰流柱排通道的换热最强,其次为方形、液滴形;此外,研究发现随着旋转的增强,矩形通道端壁各段的换热变化呈现出不同的规律,进口区端壁的换热会增强,而扰流柱排区以及尾缘区的换热则先减后增。     

扰流柱对间断交叉肋流动换热特性的影响研究

为了探究扰流柱对间断交叉肋通道流动与换热特性的影响,针对不同扰流柱数量和排布位置建立了不同的交叉肋模型,并通过数值模拟的方法,计算了各模型的阻力系数比、强化换热系数以及综合热效率3个性能指标的变化情况。研究结果表明：随着扰流柱数量的增大,阻力系数比和强化换热系数逐渐增大,而综合热效率不断下降;在进口雷诺数为20 000时,14柱模型与32柱模型相比,阻力系数比升高了15.4%,强化换热系数升高了32%,综合热效率提高了2.6%;将相同数量的扰流柱排布在通道内的不同位置对综合热效率的影响并不明显。     

涡轮叶片尾缘扰流柱对换热效果的影响

对一个有交叉排列圆形扰流柱的涡轮叶片尾缘冷却方案进行了数值研究.应用CFX计算程序对冷却方案进行了气热耦合计算,并对温度场、流场及换热系数的变化进行了详细的分析.结果表明,扰流柱对增强换热效果明显.     

涡轮叶片尾缘端部冲击流动与换热特性研究

针对涡轮叶片尾缘吸力面热应力集中,容易造成叶片尾部烧毁的现象,提出端部冲击扰流柱结构,采用Realizable k-ε湍流模型和增强壁面函数分析涡轮叶片尾缘内部流场和吸力面换热特性,研究不同冲击孔与扰流柱排列方式的影响,揭示端部冲击扰流柱结构的流场与换热机理。研究表明,端部冲击扰流柱结构对于改善吸力面的换热效果要优于中间冲击扰流柱结构,对端壁的换热有显著提高;各表面平均换热系数均随着压比的增大而增大,顺排结构时,冲击孔换热最强,扰流柱换热次之;叉排结构时,冲击孔换热最强,隔板迎风换热次之;近距离冲击,顺排的综合效果优于其它几种结构,而远距离冲击,叉排的综合效果最好,其吸力面温度分布较均匀。     

带扰流片的矩形直通道内的流动与换热

建立了矩形直通道内三维可压缩流动与换热模型 ,对来流雷诺数Re在 1× 10 5～ 3× 10 5范围内 ,带顺排和错排扰流片的通道内部对流换热过程进行了模拟计算。计算结果表明 ,矩形扰流片具有明显的强化冷却效果 ,扰流片表面的对流换热系数明显高于光滑表面的值 ,有扰流片区域的壁面温度明显降低 ;错排扰流片与顺排扰流片相比 ,对流换热系数增大 4 %左右。计算结果归纳了传热和流动压降关系式。     

超临界蒸汽注射井筒散热损失及压力降的计算

注蒸汽是目前世界上热力开采稠油的有效方法之一,而超临界蒸汽注射是这一方法的新发展。通过对动量方程、能量方程、散热方程等控制方程的求解来研究井筒散热损失、压力降和套管温度随注入时间、注入流量和压力、井筒深度的变化规律,并用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编制计算机程序,得到计算结果。可供现场操作中选择注汽参数及设计加热系统时选择锅炉参数的参考。     

有扰流片的矩形通道内空气流动和传热过程的数值模拟

以高温透叶片尾部区内部冷却为应用背景，对带顺排、错排扰流片肋的通道内空气流动和传热过程进行了数值模拟。计算结果表明，在相同雷诺数下，错排扰流片的阻力系数比针肋和顺排绕流片的阻力因子均增大约2%，而冷却能力分别增大约50%和9%。     

板翅式换热器表面传热与流阻特性数值模拟

本文将计算流体力学应用到换热器领域,对具有相变换热混合工质低温板翅式换热器表面传热与流阻特性进行数值模拟,得到沿长度方向一定温度下传热系数、压力梯度的变化曲线,并将数值模拟结果与目前国际上通用的换热器设计仿真软件MUSE计算结果相比对,证明了本文所用数值模拟方法的正确性,为具有相变换热混合工质的换热器设计和优化提供一定参考。     

阵列射流冲击冷却换热特性的数值研究

运用数值计算的方法对不同流动取向的多排孔冲击射流冷却特性进行了三维模拟,并对有初始横向流的多排孔冲击射流冷却特性进行了数值研究,揭示出射流雷诺数、流动方向、初始横向流对冲击冷却传热特性的影响规律。结果表明:研究范围内,射流雷诺数越大,冲击靶面换热效果越好;冲击腔室两端都设为出口时努赛尔数峰值所对应的射流驻点区向下游偏移最小且换热效果最好;当横流雷诺数与射流雷诺数之比大于0.5之后,有横流时的冲击射流冷却局部努赛尔数比无横流时有较为显著下降。     

填充床内对流换热的数值研究

为研究空气流入高温填充床时小球直径和空气流速变化对填充床内对流换热和压力损失等的影响,利用孔隙尺度介观方法对顺序排列多孔介质小球的三维填充床进行数值计算,数值计算与实验结果吻合较好。结果表明:填充床内固相和气相间存在热的非平衡性;当小球直径从2.8增大到5.6 mm时,在最高温度上游对流换热强度减小,在最高温度下游对流换热强度增大,同时,压力损失和最大无量纲速度减小;气体流速增大时,填充床内产生湍流运动。     

蒸发冷却板式换热器的传热与阻力实验研究

通过对板式换热器传热的理论分析和在干工况、喷淋工况下的实验研究,得出板式换热器在喷淋情形下空气侧喷淋水量对强化对流传热系数的影响关系,进而拟合出喷淋情形下空气侧的对流传热系数的关联式。同时为了综合考虑由于喷淋造成的换热器性能的变化,还对喷淋前后空气侧的阻力变化进行了测试分析。