纵流壳程换热器层流流动三维数值模拟

根据纵流壳程换热器的结构特点和流动特点,提出其简化的物理模型;基于粘性流体力学基本方程,采用计算流体力学和数值传热学方法,对纵流式换热器的运行工况进行简化和假设,建立了壳程层流流动与传热的数学模型。为改进收敛性和提高计算精度,用算子分裂法和二阶时间精度离散格式等改进算法,用三维等参单元导出了离散化非线性控制方程组,编制了数值模拟程序,对纵流式换热器壳程的流场进行了数值模拟研究。并利用两维激光多普勒测速仪对纵流壳程换热器7个截面上壳程流体的流速进行了测试,将数值解和实验解进行比较,验证了数值模拟的正确性。     

管壳式换热器壳程特性数值模拟

通过合理简化,建立管壳式换热器的实体模型,用大型CFD（computational fluid dynamics）软件FLUENT对于管壳式换热器壳程的流体流动与传热性能进行数值模拟研究.利用判断周期性充分发展段的3个主要特征,分别从压力差、无因次温度、速度3个方面,分析具有不同流体速度、不同流体介质、不同折流板间距时几种折流板管壳式换热器模型的进出口段对于壳程流体流动与传热性能的影响.结果表明,管壳式换热器结构一定的情况下,进出口段对壳程流体流动和传热周期性充分发展段的影响长度不随壳程流体性质、流动速度的变化而变化;随着折流板间距与筒体内径的比值增大而增大.     

紧凑型板壳式换热器导流结构优化设计

对于紧凑型板壳式换热器，导流结构的优化设计是至关重要的。对常用导流筒进行流体动力学分析，发现存在严重的物流分配不均现象。介绍了一种新的导流结构，流体动力学分析显示该结构可显著提高流体进入内筒的均匀性。将流体动力学分析与优化设计技术相结合，介绍了基于ANSYS—APDL的优化过程，以流体不均匀性最小为优化目标，建立合理的优化数学模型，获得最优化结构设计。     

污垢对换热器壳程压降的影响分析

随着污垢在传热表面上积聚,换热器流道表面的粗糙度增加,摩擦系数增大,并且流体的流通截面积减小,引起流体流速增加,压力降增大。建立了换热器壳程单元流道模型,对计及污垢影响下的壳程压降进行了试探性的分析及讨论,研究并确定了换热器污垢影响最小化因素,为设计、操作换热器时降低污垢带来的影响提供理论依据。     

基于三维实体模型的纵流壳程换热器数值研究

利用FLUENT软件对三叶孔板换热器壳程流体流动和传热特性进行了数值模拟研究,建立了"周期性全截面计算模型"和"单元流道模型",并对其计算结果进行了对比分析。结果表明:随着换热器壳体内径D的增大,2种模型的计算结果逐渐接近;当D>800mm时,2种模型计算结果的误差已降至10%左右,此时"单元流道模型"具备实用性和适用性;在D≤800mm时,提出了"单元流道模型"的修正算法,给出了压力梯度和对流传热系数的修正关联式。     

低雷诺数混沌流翅片传热和阻力性能研究

应用CFD软件FLUENT对新型混沌流翅片单通道模型进行了数值模拟,分析比较了不同结构参数和流速对新型混沌流翅片表面流动与传热性能的影响。模拟计算结果表明,尺寸效应对混沌流翅片中混沌流的产生影响不大,只要达到一定雷诺数,流动就会进入混沌状态;在此基础上得到了翅片摩擦因子f和传热关联式。通过实验验证了关联式计算数据与实验数据最大误差不超过11·2%,表明将数值模拟应用于新型混沌流翅片的研究是可行的,为混沌流翅片的研究和应用提供了一定的参考。     

应用工程数据库开发CAD/CAE集成系统

为了解决CAE零部件实体建模困难的问题,研究开发了基于统一工程数据库的CAD/CAE集成系统。工程数据库有利于CAD/CAE系统的集成,保持CAD、CAE的几何数据一致。详细介绍了工程数据库的设计、体系结构、工作原理及访问实现,并给出了工程应用实例。应用工程数据库原理在CAD系统中创建的参数化实体模型,可导入CAE系统中,从而实现CAD/CAE系统的集成,可极大提高CAE的建模效率。应用工程数据库技术对提高CAD/CAE效率及并行工程有重大意义。     

折流板换热器的流场数值模拟与结构优化

基于多孔介质与分布阻力的概念,采用FLUENT软件对单弓形折流板换热器的壳程流场进行了三维数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上针对折流板换热器壳程压降大、能耗高,存在传热死区等的缺点提出了壳程流场的改进方案,即在增加折流板缺口高度的同时,再加入2块分隔板。通过数值模拟可以看到壳程流场改进后不仅具有压降低、场协同性能好、基本无传热死区等特点,而且在一定程度还提高了管束抗流体诱导振动的性能。     

阻流板对1/4螺旋折流板换热器综合性能的影响

建立存在三角区和阻流板堵住三角区2种1/4螺旋折流板换热器模型;采用大型CFD分析软件FLUENT借助数值模拟的方法,研究阻流板对换热器壳侧流动与传热性能的影响;并对阻流板结构进行了优化分析。结果表明:增加阻流板能够有效地提高换热器的壳程传热性能,但壳程压降也随之增加。小螺旋角时,增加阻流板使换热器的综合性能降低;当螺旋角增大到一定程度,阻流板增加后换热器综合性增加;阻流板完全堵住三角区时,换热器壳程传热系数最大,同时壳程压力损失也最高。螺旋角为15°,阻流板长度为5r/8时,较无阻流板时换热器综合性能基本相同,壳程传热系数增加7.5%—8.5%。计算结果为改进螺旋折流板换热器折流板结构、优化折流板间三角区、强化换热器传热等方面提供了理论依据。     

换热设备零部件CAD系统的研究与开发

采用 Windows2 0 0 0操作系统和 Auto CAD2 0 0 0为支撑平台 ,在 VisualC+ + 6.0开发环境下 ,利用面向对象的思想和参数化图形技术开发 Object ARX应用程序 ,研究了换热设备零部件 CAD系统所采用的关键技术以及系统的实现方法。该系统包括零部件设计、校核及自动绘图等功能模块 ,各部分功能模块既相互独立又相互协调支持 ,集成一体。通过工程应用证明系统的运行良好 ,为同类产品 CAD系统的开发提供了思路