除湿条件下波纹通道内对流传热传质的数值研究

通过数值计算对紧凑换热器一种波纹翅片通道内除湿条件下周期性充分发展的对流传热传质情况进行数值研究。计算采用曲线坐标系下压力与速度耦合的SIMPLER算法,湿空气流动Re数的范围为100～1100,Pr数为0.71,Sc数为0.61。讨论了不同波纹高度、波纹间距对阻力与换热的影响,给出了不同Re数下的浓度场,并对动量、传热及传质进行了定量比较分析。计算结果表明,整体Nu数及fRe数随着波纹高度的增加或波纹间距的减小而增加;浓度随着Re数的增加沿着流动方向迅速降低;计算能较好的满足Chilton-Colburn相似,表明传热特性均可类推到传质特性中去。     

窄间隙矩形通道的临界热流密度解析模型

根据窄间隙矩形通道的流道结构特点,参考圆管环状流临界热流密度(CHF)预测解析模型,得到了窄间隙矩形通道内环状流CHF解析模型.该模型可以预测通道间隙不小于0.5 mm的窄间隙矩形通道内发生沸腾两相流环状流时的CHF值.计算表明,当窄间隙矩形通道的进口截面宽高比为25～85时,通道内的CHF值强化比较明显.     

内翅片管中堵塞芯管直径优化的数值模拟

采用可实现的k-ε湍流模型和壁面函数法对带不同直径堵塞芯管的内翅片管内空气的湍流流动和换热特性进行了数值模拟,利用试验数据检验了计算方法的正确性。在对不同流量下改变芯管直径进行数值模拟的结果表明：在一定流量下,芯管外径与外管内径之比存在着一个最佳值,使单位压降、单位翅片面积下的换热量最大,而且随着流量的增加,最佳芯管外径与外管内径之比呈减小趋势。在本文所研究的参数范围内,这一最佳比值在0.5-0.625之间。同时也对在相同压降条件下进行了数值计算,结果表明,当芯管外径与外管内径最佳比值为0.4-0.56左右时,单位翅片面积下的流量和换热量之积达最大值。这一结论为内翅片管的优化设计提供了重要依据。     

渐扩渐缩波纹通道内脉动流的传热强化

采用曲线坐标系下压力与速度耦合的SIMPLER算法, 数值研究了周期性渐扩渐缩波纹通道内脉动流动与换热情况,流动Re数的范围为10～1000,Pr数为0.7.计算考察了不同Re数、脉动频率以及振幅对通道内强化传热和压力损失的影响.研究结果表明,稳态下Re数大于40以后,流动出现分离,Re数大于600以后,流动显得复杂和混乱;受入口脉动流的影响,通道内的旋涡发生周期性的脱落、增长和迁移,从而增强了流体之间的扰动和掺混,强化了传热;传热的强化效果随着流动Re数、脉动频率以及振幅的增大而增强;另外,流动阻力随着无量纲时间呈正弦规律变化,但与脉动频率无关.     

开槽气膜孔结构对气膜冷却和流动特性的影响

运用数值模拟的手段,从流动特性和冷却特性两方面评价了各种开槽气膜冷却孔结构的优劣。从流动的机理揭示了在相同的槽深下,不同的横槽结构对改善气膜冷却效率和流量系数的影响,并比较了在气膜孔出口和入口均开有横槽后对流动和冷却特性的影响。结果表明：开横槽后,气膜孔出口下游的冷却效率得到不同程度的改善,吹风比越大,改善的程度越明显。在横槽下游5D-10D的范围内,冷却效率的改善程度最大;在气膜孔出入口处均开有斜横槽的结构和用圆角过渡气膜孔入口处的横槽均是提高气膜冷却效率和减小气膜孔流动阻力的有效措施,而在气膜孔出口处的横槽用圆角过渡则不利于改善气膜冷却效果。     

基于遗传算法的交错波纹板换热器表面传热系数的分离

为了获得交错波纹板换热器表面对流换热规律,通过实验测定了典型100 kW微型燃气轮机交错波纹板换热器的传热系数,提出了采用遗传算法将表面传热系数从传热系数中分离出来的方法.该方法以换热准则关系式中4个系数变量作为待寻找最佳值的待求变量,并进行搜索和优化,由此获得关联式系数来预测传热系数,成功分离出表面传热系数.该分离方法具有通用性,可灵活方便地研究各种此类换热器的传热性能.所预测的传热系数与实验获得的传热系数接近,能准确地反映换热的真实规律.     

一种新型连续螺旋折流板管壳式汽车空调回热器

带有气-液回热器的空调制冷系统已经被广泛使用,对相同几何尺寸的传统管壳式汽车空调回热器和新型连续螺旋折流板式回热器进行对比性的数值模拟研究。结果表明:以制冷剂R404A为工质,在相同质量流量下,回热器整体换热量提高32.2%,总传热系数提高41.7%;壳侧为制冷剂液体,壳侧平均传热系数提高3.5倍,同时壳侧压损也提高11倍;管侧为制冷剂气体,管侧平均传热系数和压损几乎不变。换热器整体回热效率从0.21提高到0.29,提高了38.1%。     

环形通道内层流入口段换热及流体变物性的影响

采用SIMPLER算法对环形通道内二维定常轴对称入口段流动与换热进行了数值计算, 研究了两种边界条件下的层流流动与换热规律, 给出了不同Prandtl数以及半径比率下沿程Nusselt数的变化曲线,同时还给出了流体物性随温度变化对流动与换热的影响, 最后还拟合出了不同半径比率下平均Nusselt数的关联式.计算结果还表明,环形通道能强化传热,强化程度随半径比率减小而增大,且入口段的换热强化与其较高的径向速度有关.     

水合盐基中低温热化学储热材料性能测试及数值研究

以水合盐K₂CO₃·1.5H₂O和膨胀石墨（EG）分别作为化学蓄热材料和多孔基质,研制了复合储热吸附剂K₂CO₃@EG。对该复合吸附剂和未掺杂膨胀石墨的纯水合盐就脱附储热、吸附性能、循环稳定性等方面进行了对比分析。结果表明,复合吸附剂所需的脱附温度降低,对吸附质的吸附动力学性能也有明显提升且可有效避免潮解现象。经过连续15次的脱附-水合循环实验后,纯盐和复合吸附剂的储热密度分别下降27.6%和10.9%。此外,对储热单元的数值研究结果初步验证了该蓄热体系的可行性。