润滑油在内插同轴交叉翼型涡产生器管内流动与传热特性分析

以润滑油为工质,采用数值方法对圆管内插同轴交叉等腰梯形涡产生器的管内流动与传热进行了数值模拟,分析了不同结构参数如扭率（T_r=3,4,5,6）、间距比（S_s/W=0.8,0.9,1.1,1.2）和基带宽度比（W_b/W=0.30,0.45,0.60,0.75）对圆管内插同轴交叉等腰梯形涡产生器的管内流动与传热特性的影响。结果表明：在相同Re下,平均Nusselt数Nu_m、二次流强度Se、强化传热因子JF均随扭率和间距比的减小而增大,而其与基带宽度比的变化没有明显规律,阻力系数f随着扭率的减小和基带宽度比的增大而增大,间距比对f的影响甚微。在相同结构参数下,JF和Se均随Re的增大而增大。在Re=50~1000范围内,相比于光滑圆管,内插不同结构参数的同轴交叉涡产生器的Nu_m增加了32.8%~208.6%,f增加了3.38~8.92倍,JF最大可达1.434。Nu_m与Se呈幂函数相关,内插同轴交叉翼型涡产生器管内的二次流强度决定了其对流换热强度。     

换热器通道内反向旋转纵向涡间的干涉特性

纵向涡能以较小的压力损失获得较大程度的传热强化,在换热器空气侧强化传热中得到了广泛应用。换热器通道内通常存在多个纵向涡,纵向涡之间的干涉会不可避免地影响纵向涡的强度和强化传热性能。建立了换热器通道中旋转方向相反的两个纵向涡之间的干涉模型,通过数值方法分析了不同涡产生器横向间距下纵向涡之间的干涉现象。通过纵向涡强度定量研究了涡间干涉对纵向涡强度、流动阻力以及强化换热的影响。结果表明:旋转方向相反的两个纵向涡之间的干涉随着涡产生器间距的减小而增大;在涡产生器间距为零时纵向涡间干涉程度最大,纵向涡强度Se、Nu以及阻力系数f的变化量均达到最小值;在本文计算参数范围内,纵向涡引起的Se和Nu的变化量最大差别达到45%和50%,f的变化达到38%;纵向涡干涉并非一定不利于换热,纵向涡干涉后的流动结构影响其强化传热性能。在涡产生器横向间距为涡产生器底边横向投影长度的2倍时,可以利用纵向涡干涉获得最佳传热性能。     

扁管换热器内纵向涡强度与换热强度对应关系

纵向涡强化传热技术在管翅式换热器中得到了广泛的应用。但是一直以来对纵向涡强化传热的研究主要停留在涡产生器结构参数及布置方式对换热的影响方面,文献对纵向涡强度与换热强度之间定量关系的研究鲜有报道。建立了采用纵向涡强化传热的扁管管翅换热器数值模型,采用二次流强度参数Se分析了翅片及涡产生器结构参数变化时,通道内纵向涡强度与换热强度之间的定量关系;并定量分析了通道中涡产生器引起的纵向涡强度增量与传热强化量之间的定量关系。结果表明:翅片及涡产生器结构参数变化时,Nu、Se与Re之间,以及阻力系数f与Re及Se之间均不存在定量对应关系,但Se与Nu以及ΔSe与ΔNu之间存在对应关系。这表明,在布置有纵向涡产生器的扁管管翅换热器翅侧通道内,纵向涡强度决定了通道内的换热强度。     

含扭曲带管内流动与传热的数值模拟

以空气为介质(Pr=0.698),通过数值模拟的方法在Re=300～800的范围内对含扭曲带管内周期性充分发展的层流流动进行了模拟分析,说明了不同Re、扭曲比y、纽带厚度δ和翅片系数C_fin对Nu、速度环量和阻力系数的影响,并通过对Nu和速度环量之间的关系进行了分析,得出在含扭曲带管内强化换热流动中决定换热能力的物理量——速度环量.     

涡强化扁管管片散热器流动与传热的数值模拟

以空气为介质(Pr=0.698),通过数值模拟的方法,在Re=300～1800的范围内对涡强化扁管管片散热器初始段层流状态下的流动与传热进行了模拟分析,说明了涡产生器横向位置,即交错系数Sr改变时对局部Nu_local和横断面上的平均Nu_b的影响,并通过实验数据验证了数值模拟方法的正确性,证实了通过数值模拟的方法研究、开发换热板芯的可行性.     

圆形热负荷作用面电器件散热器的结构参数对热阻的影响

用数值方法分析了圆形热负荷作用面电器件散热器的结构参数对热阻的影响。定义了无量纲坐标及无量纲热阻R,得到了在不同几何参数条件下毕渥数Bi与无量纲热阻R的关系。在大量数据基础上拟合获得了Bi及散热器几何参数与R的关联式,该关联式不仅可以获得热阻随参数变化的趋势,而且能够直接预测散热器的热阻,揭示了热负荷作用面为圆形的电器件散热器散热特性。研究结果为使用这类散热器的设计提供了理论和计算依据。     

内插不同形状涡产生器管内层流流动与传热特性的对比分析

内插扰流元件是一种可操作性强的管内强化传热方式,其强化传热机理主要是在管内诱导产生了二次流。在均匀壁温热边界条件下,对内插不同形状涡产生器管内层流流动与传热特性进行了数值分析。研究发现：在扭带基础上裁去部分面积相同的条件下,管内插等腰梯形涡产生器的换热能力最强,直角梯形涡产生器次之,矩形涡产生器的换热能力最差,管壁上的局部Nusselt数的峰值所在圆周位置及其大小与涡产生器形状有关,而不同形状的涡产生器对管内流动的阻力系数影响较小。插入涡产生器后,管内二次流强度参数Se和平均Nusselt数Nu均随Reynolds数Re的增大而增大,二者随Reynolds数Re的变化规律具有一致性。平均Nusselt数Nu与二次流强度参数Se呈幂函数相关,内插涡产生器管内的二次流强度决定了其对流换热强度。     

基于辐射原理狭窄垂直封闭空腔热阻强化措施的实验研究

列车车体围护结构中普遍存在的狭窄空腔增加了车体围护结构的热阻,同时也为进一步降低空腔的辐射换热份额创造了条件。通过实验方法,利用粘贴铝箔方式改变空腔内壁面辐射特性,以期改善空腔热工性能效果进行了研究。结果发现:常规车体壁面空腔辐射换热份额很大,不容忽视;在空腔内壁面附着铝箔等高反射率表层,可有效降低空腔的辐射换热份额,且随着空腔厚度的增大,空腔当量导热系数降低的效果更为明显,最大可达无铝箔空腔的62%左右;冷面单面粘贴铝箔方式的效果与热面单面粘贴铝箔方式的效果几乎相同,双面粘贴铝箔方式效果最好,优于单面铝箔方式5%左右。     

油饰彩画在人工光照下的热损伤研究

古建筑油饰彩画在人工光源近距离照射后,表面的热损伤程度将直接影响到古建筑景观照明设计的应用和夜景光环境的营造.本文采用有限容积法建立了油饰彩画木试件三维立方体扩散的传热模型,并基于实验测得了油饰彩画木试件特征点温度,数值模拟了油饰彩画木试件表面在4种人工照明光源照射作用下的表面净热通量及其变化.通过与在天然光太阳辐射下被照表面的净热通量特征的对比及实际照射实验结果的验证,发现中国古建筑景观照明设计中人工光源的近距离使用不会对油饰彩画产生实质性的热损伤影响,为古建筑景观照明设计应用提供了理论依据.     

玻璃长波透射率对普通双层中空玻璃热特性的影响

依据稳态热流平衡原理,采用理论分析和数值迭代的方法建立了考虑玻璃长波辐射透射率和室内外空间环境耦合条件下普通双层中空玻璃的稳态传热模型,并对普通双层中空玻璃在冬季典型室内外气温和空间环境几何边界条件下的总热流密度、总传热系数、有效长波辐射透射系数和内、外表面辐射换热系数进行了计算分析.结果表明:每层普通透明玻璃的长波辐射透射率达到01时,冬季典型室外气温范围（-40~0℃）内双层中空玻璃的有效长波辐射透射系数达到0167~0177,内表面辐射换热系数相比不计玻璃长波辐射透射率时的增大25%左右,外表面辐射换热系数相比不计玻璃长波辐射透射率时的增大10倍以上,玻璃的长波辐射透射作用对双层中空玻璃节能性能的不利影响明显,玻璃的长波辐射透射率在设计与计算时不可忽略.此外,冬季随着室内外气温温差的减小,双层中空玻璃的总热流密度逐渐减小,而总传热系数则逐渐增大,内、外表面辐射换热系数也逐渐增大.