管壳式相变蓄冷单元传热肋片拓扑优化设计

针对管壳式相变蓄冷单元传热肋片结构设计固化,概念设计缺乏理论指导,强化换热效果有限等问题,基于拓扑优化理论,构建二维管壳式相变蓄冷单元的物理模型并进行有限元分析;选取最终时刻平均温度为目标函数,以肋片材料体积占比为约束条件构建管壳式相变蓄冷单元二维肋片拓扑优化模型;对模型进行特征求解得到肋片清晰的拓扑轮廓以及动态演化特性。在上述研究基础上,进一步分析了不同肋片体积占比下所得优化拓扑构型的异同,得出20%的体积占比是综合考虑优化效果和成本的较优值。对比相同肋片体积分数下直肋单元与拓扑优化肋单元的蓄冷特性,结果发现,采用拓扑优化肋片的蓄冷单元中蓄冷速率较直肋提高了41.7%,最终时刻设计域的平均温度较直肋降低了3℃左右,从而验证了拓扑优化在相变蓄冷单元传热结构优化方面的优势。     

导流片对椭圆肋片通道传热与流动特性的影响

通过引入椭圆型的肋片作为扰流器,利用可实现的k-ε湍流模型对椭圆肋片通道以及设置导流片后通道内的传热和流动特性进行了数值模拟,并与传统凹槽通道内的传热特性作比较.结果表明:椭圆肋片通道内的传热系数比传统凹槽提高了2～3倍;随着椭圆肋片高度的增加,通道内的传热系数越来越大,同时压降也越来越大;引入导流片能提高椭圆肋片通道...     

在辐射和对流条件下肋片传热的研究

本文研究了在辐射和对流条件下梯形肋片的传热,应用四阶龙格-库塔法和牛顿-拉伐森迭代法进行数值求解,得出肋片沿肋高方向的温度分布;进一步分析了导热系数、辐射率、肋根温度、肋高和肋间距等参数对肋片传热的影响。比较了考虑辐射矩形肋、三角形肋和不考虑幅射的梯形肋的传热情况。结果对工程设计具有重要意义。     

环肋肋基温度沉降对肋片散热的影响

对圆管外带环肋的肋壁传热进行了分析，采用有限差分法对环肋的二维轴对称导热问题进行了数值模拟，以考察环肋肋基温度和对肋片散热的影响，得到了不同几何结构及运行工况下肋基温度沉降对肋片散热的影响曲线。结果表明，在实用的工程应用范围内，肋基温度沉降对肋片散热的影响可达５％￣１８％。     

摩托车发动机汽缸散热肋片的散热量增值

为了增强散热性能，常将环行肋与摩托车发动机汽缸整体锻造在一起。针对对流系数是常数和忽略辐射的情况，分别改变散热肋片的数目以及长度，计算了对外散热量的增加值。并且分别绘制出散热量与散热肋片数目和长度的关系曲线，对工程中散热肋片的选择有一定的实际意义。     

高强变肋钢筋与混凝土间粘结锚固性能梁式试验

为研究横肋间距增大对630 MPa级高强钢筋与混凝土间的粘结锚固性能的影响,文中采用梁式粘结试验方法,对42根标准外形钢筋和横肋间距增大钢筋与混凝土的粘结锚固性能进行试验,对比分析了混凝土保护层厚度、钢筋直径、锚固长度等因素对两类钢筋与混凝土粘结锚固性能的影响。结果表明：横肋间距增大的630 MPa级高强钢筋与混凝土的粘结强度不低于标准外形高强钢筋,两类钢筋与混凝土的粘结强度随混凝土强度、钢筋直径、锚固长度变化规律基本一致。横肋间距增大对630 MPa钢筋与混凝土的粘结锚固性能无显著影响。     

周期性环肋通道内的流动和换热

用非稳态数学模型对包含入口段的带肋环形通道内的流动和换热进行了数值模拟.在肋片参数Sp/D=0.187 5、Sp/D=1.125,雷诺数在400～800范围内,流动和换热都出现了自维持振荡特性,且入口段后,各几何周期的速度场、无因次过余温度场基本相同,随时间的变化规律也基本相同.肋片高度增加,平均努塞尔数和摩擦阻力系数增加.肋片间距增大,对摩擦阻力系数影响较小,对努塞尔数影响较大.雷诺数增大,努塞尔数增大,阻力系数减小.     

肋片强化传热的热力学判据

以热力学第二定律为基础,提出了肋片强化传热的热力学判据－加肋片后与加肋片前单位传热量的熵产之比eⅡ,并以矩形直肋片为例,在工程上常见的第三类边界条件及恒热流和恒壁温两种工况下,对以上热力学判据进行了分析和讨论,并把结果与传统的肋化判据结果进行了比较。研究结果表明,对肋片的强化传热,存在一临界雷诺数,且临界雷诺数随肋片的结构参数和热流密度的不同而有所差异,同时,肋片的强化传热效果还取决于肋片和流体的导热性能。     

扁管直翅换热器翅片肋效率的计算

用数值计算方法对翅片管管片式换热器的肋效率进行了计算和分析,分析扁管管间距、肋片厚度、导热系数等因素对肋效率的影响,重点分析翅片管管片在局部换热系数和平均换热系数下,肋效率的对比分析.     

环形内肋片圆管层流脉冲流动强化对流换热数值分析

为了解环形内肋片圆管中脉冲流动强化对流换热的机理,该文对这一现象进行了数值研究。数值计算结果表明:与具有相同Rem时的稳定流动相比,脉冲流动可使对流换热强化一倍以上,其强化效果与振荡频率、肋片高度和肋片间距有关;最佳量纲1振荡频率在400到1000之间,并随着Rem的增大而增加;对流换热强化的原因在于脉冲流动使由肋片引起的涡旋更加激烈,速度场和温度梯度场之间的协同性更好。     

扁管连续肋片肋效率的数值分析

连续肋扁管换热表面在内燃机车中冷器和散热器中大量采用 ,而其肋效率一直用近似的等效方法计算 ,结果有一定偏差。这里用有限差分法对扁管连续肋片的肋效率进行数值分析 ,讨论了肋片组合参数中不同参量变化时对肋效率的影响 ,给出了扁管顺排和错排对肋效率的影响 ,给出了扁管顺排和错排的肋效率曲线 ,对连续肋扁管换热器的设计有一定的参考价值。     

微重力条件下管肋式空间辐射器的传热分析

建立了航天器上常用的管肋式空间辐射器在微重力条件下的导热、对流和辐射相互耦合的复杂传热过程的数学模型，并考虑了管壁与肋片表面之间相互辐射的影响。整个模型的求解采用迭代法，管内流体的速度场和温度场的求解用ＳＩＭＰＬＥ算法，分别计算了肋片上的温度分布、管壁与肋片上的热流分布与管内对流换热的平均Ｎｕ数，得出了进行管肋式空间辐射器优化设计所必需的重要参数，同时还研究了重力场对辐射器传热的影响，对在地面上进行空间辐射器的模拟实验研究具有重要意义。     

超(超)临界锅炉膜式水冷壁鳍片厚度的优化设计

为了找到超（超）临界电站锅炉膜式水冷壁鳍片的最佳厚度,基于温度场数值模拟结果研究了鳍片厚度和鳍片危险点温度的关系,找到一种确定鳍片最佳厚度的方法,该方法能对设计锅炉的鳍片厚度的选取提供参考意见。     

内翅式太阳能球形胶囊传热特性研究

采用Fluent软件对球形胶囊蓄热单元进行了传热特性分析;并使用恒温水浴锅加热蓄热单元来模拟恒温加热环境,对球形胶囊内翅片的熔化过程进行实验验证。获得了球形胶囊内部监测点的温度时间曲线。将模拟结果和实验结果进行对比,得到较好的一致性,验证了胶囊内相变材料的熔化模型的准确性。根据模拟与实验的结果优化蓄热单元,以带有内翅片的球形胶囊蓄热单元为研究对象,将KNO3作为相变材料,对翅片同厚度(1.5 mm)、不同翅片长度(0 mm、58.5 mm、68.5 mm、73 mm)的蓄热单元建立四个模型。结果表明,胶囊内添加翅片增大传热效率,且随着翅片长度的增大,胶囊内温度分布均匀化;对球形胶囊内翅片传热分析具有指导意义。     

翅片管式换热器空气侧流动及换热性能的数值模拟

借助CFD软件对3种不同类型的翅片管式换热器(平直翅片、均匀波纹翅片和倾角渐增波纹翅片)的流动传热性能进行了三维数值模拟计算,得出了在不同入口风速下各流域中心面的温度场、压力场和速度场分布图,计算出各翅片表面在不同风速下的平均传热系数和阻力系数,并与相关实验数据对比,证明该数值模拟的正确性.研究结果表明,倾角渐增波纹翅片的平均努谢尔数比平直翅片的高13.8%~29.3%,比均匀波纹翅片的高5.5%~10.3%,其强化传热效果显著.     

汽车散热器的性能分析及翅片结构优化

运用CFD方法对某型汽车管带式百叶窗散热器进行性能分析及翅片结构优化,建立某型汽车散热器单周期翅片组模型并对其进行不同风速工况下的三维模拟计算。基于计算结果设置某型散热器多孔介质的物性参数,将该散热器仿真计算结果与试验结果进行对比,验证该方法的可行性。通过综合性能评价因子j/f~(1/3)研究并找出本次研究百叶窗翅片中,综合性能最佳的翅片,利用上诉方法计算最佳结构翅片整体散热器的换热特性和阻力特性。研究结果表明:多孔介质模型计算结果与试验结果比较吻合,验证了这种散热器研究方法的可行性。本次研究百叶窗翅片结构中综合性能最佳的翅片结构是间距2.4 mm,开窗角度27°。     

Heat Transfer and Friction Characteristics of Wavy Fin with Hydrophilic Coating under Dehumidifying Conditions

An experimental study on the airside heat transfer and friction characteristics of seven hydrophilic-coated wavy finned tube heat exchangers is performed under dehumidifying conditions. The effects of fin pitch, number of tube rows and inlet air relative humidity on the airside characteristics are investigated. The airside heat transfer and friction characteristics are presented in the form of Colburn factor and friction factor, respectively. The test results indicate that the Colburn factor and friction factor increase with decreasing fin pitch. The Colburn factor of 2tube row heat exchanger is higher than that of 3 row heat exchanger, while their friction factors are nearly equal. As the inlet relative humidity increases, the Colburn factor increases and the friction factor is almost unchanged. The airside heat transfer and friction correlations are proposed for the hydrophilic-coated wavy fin with mean deviations of 6.5% and 9.1%, respectively. They can be used to design or evaluate hydrophilic-coated wavy fin-and-tube heat exchangers.     

近室温下圆翅热管翅片结构的遗传算法优化

阐明了采用热管作为空调系统的热回收装置具有巨大的节能意义.分析了近室温下的圆翅热管传热模型.以单位温差、单位换热量下的热管翅片体积最小为目标函数,建立了热管翅片高度、间距、厚度等结构参数的函数关系式.利用遗传算法对目标函数进行了优化,计算结果表明了遗传算法的有效性.     

内螺旋翅片管应用于电喷射加热器的研究

根据理论分析及实验观察，提出了电喷射加热器管内水被加热过程的模型，观察了冰同喷射加热管出口处水流态，其中内螺旋翅片管内水流态呈螺旋状，而光壁管，直翅片管均沿轴线平行，试验结果表明：内螺旋翅片管制成的电喷射加热器出开水时间最快和出开水量最大，其次分别是直翅片管和光壁管，另外采用内螺旋翅片管制成电喷射加热器金属块温度最低，其次分别是直翅片管和光壁管。