U型圆管内混合对流换热特性数值研究

本文通过三维数值模拟的方法研究了混合对流作用下U型管管内的换热特性,分析了管内截面自然对流对管内层流换热的影响及主流速度、壁面热流密度和U型管倾角等参数对管内混合对流换热特性的影响.结果表明：与纯强制对流相比混合对流作用下其管内换热系数显著增大;在混合对流作用下,随壁面热流密度增大,管内换热增强,但随进口流速或U型管倾角的增大时,管内换热减弱.     

冷风侵入对候车厅地板辐射采暖的影响研究

地板辐射采暖以其舒适性高,节能环保的特点而在中小型高铁站中广泛采用,成为候车厅冬季主要的采暖方式。地面温度对维持室内热环境至关重要,而地板采暖的辐射换热比例直接决定房间的表面温度,继而决定室内的舒适度情况。对寒冷地区5个中小型高铁站进行调研,总结了候车厅的主要类型及其地面温度的分布规律,证实了冷风侵入的不利影响。之后利用实测验证的CFD模型,对不同冷风侵入速度下辐射地板的辐射换热比例进行了量化分析。最终基于CFD模拟的结果,分析了冷风侵入下地板表面对流换热系数的变化,并与ASHRAE手册推荐的自然对流换热系数计算公式及文献中引用较多的机械通风条件下混合对流换热系数计算公式得到的结果进行对比,说明了冷风影响下,地板表面复合换热特性的变化。最终结果表明,当入口处风速从0. 05 m/s增大至0. 9 m/s时,辐射地板的辐射换热比例将从67%下降到39%,低于辐射采暖地板规定的最小辐射换热比例;而受冷风侵入和地板表面温度、室内温度的共同作用,辐射地板表面的对流换热系数将随入口处风速的增大而增大,当风速从0. 05 m/s增大至0. 5m/s时,对流换热系数从3. 1 W/(m~2·K)增大至3. 5 W/(m~2·K),当风速大于0. 5 m/s后,对流换热系数有所减小并趋于常值(3. 4 W/(m~2·K))。这一结果说明,现行计算方法中将地板表面边界条件中的对流换热系数及当量辐射换热系数取为定值的做法并不可取,有必要对冷风侵入条件下辐射地板表面传热特性的变化慎重考虑。为设计阶段量化冷风影响,合理确定供暖系统设计参数提供了参考和依据。     

大宽隙比竖直矩形窄缝通道内混合对流传热的数值研究

用k- ε双方程模型研究了大宽隙比( 通道宽度与通道间隙之比> 25) 矩形窄缝通道内单相流体的混合对流换热问题。数值模拟结果表明, 大宽隙比窄缝通道内的混合对流存在着与圆管内混合对流相似的“中部热岛”现象,在给定流量下,壁面“热岛”现象随热流密度增大而加强,给定热流时壁面“热岛”随流量增加而减弱     

基于营造及评价非均匀热环境目标的人体对流换热系数研究

为了精确评价非均匀热环境下人体热舒适性以营造低碳健康建筑环境，需要了解各方向气流下人体局部对流换热系数。本文基于实测实验及CFD模拟，对水平及竖直方向气流对人体局部对流换热系数的影响进行了研究，得到了人体各部位对流换热系数的计算模型，分析了各方向气流对人体对流换热系数的影响机制。结果显示：水平气流工况下的人体整体对流换热系数大于竖直气流工况；位于肢体末端的手部、小臂、脚部的对流换热系数较大；处于人体中心部位的腰腹部和背部的对流换热系数较小，且受不同方向气流影响较小。     

工业污水管内流动换热试验研究

为了探究工业污水不同工况下的管内对流换热特性,配制了模拟工业污水,并搭建了污水管内流动换热试验台,对工业污水在紫铜管换热管中的对流换热特性进行试验研究。揭示了工业污水在紫铜管内对流换热系数随雷诺数Re的变化规律,并得到污水侧努谢尔数Nu随雷诺数Re和普朗特数Pr的变化规律,拟合出了换热准则关联式。试验结果表明在3000相似文献   

多层开口方腔混合对流换热的数值模拟

本文研究了竖直外界来流方向的三层开口方腔内的混合对流换热问题。文中对不同的格拉晓夫数、雷诺数进行了数值模拟。计算结果得出与它们对应的不同流型及换热效果,同时表明同一条件下不同层方腔之间由于浮力差别产生的相互影响使得它们的流动特征与换热效果不同。     

混凝土结构日照效应计算中换热参数的修正

日照辐射作用下换热参数的合理计算会直接影响混凝土结构温度效应分析结果的优劣。综合分析建筑和桥梁混凝土结构服役过程的实际情况,考虑风速、温差、结构朝向、所处位置等环境因素的变化,对通过试验室取得的混凝土表面对流换热、总热换热参数进行合理修正。由于风速和结构朝向是影响换热参数的主要因素,计算公式中主要针对这两个因素进行修正,提出符合实际情况的混凝土表面对流换热、总热换热参数计算公式,为混凝土结构日照效应分析中换热参数的计算提供较精确的方法。     

消防服用织物热防护性能数值模拟

消防服用织物在纯火焰对流热作用下与纯辐射热作用下的传热机制有一定区别,表现在服装与热源之间换热边界条件上。建立纯火焰对流作用下消防服传热模型,分析火焰与服装织物外层之间的换热边界条件,运用实验法确定火焰换热系数经验式,研究衣下微气层传导对流传热特征。火焰传热系数由辐射换热系数和对流换热系数组成;火焰热流密度为84kW/m2时,衣下微小空气层厚度不超过9mm时其热传递以传导换热为主,空气层越厚导热系数越小;空气层厚度大于9mm时其热传递以对流换热为主,空气层越厚传热系数越大。     

高层建筑外表面对流换热系数的数值模拟研究

通过西安市1幢既有高层住宅建立几何模型,以西安地区的自然气候条件为基础,运用CFD软件模拟外墙外表面的对流换热系数情况。研究结果表明风速对高层建筑对流换热系数影响很大,并成正比例关系;建筑高度对对流换热系数也有一定影响,主要表现在迎风面上成正比,背风面上无明显影响;风向投射角也会影响高层建筑表面的对流换热系数,在迎风面上随着夹角的变大对流换热系数也变大,对背风面无太大影响。     

平板太阳能集热器空气夹层内自然对流换热的数值模拟

本文采用数值模拟技术研究了平板太阳能集热器空气夹层内的自然对流换热,并对影响夹层内自然对流换热的因素进行了分析。结果表明:集热器内自然对流换热热损失随夹层间距的变化而改变,为降低自然对流换热热损失,最佳的空气夹层间距应为3 cm;夹层间距一定时,吸热板温度越高,对流换热系数越大,自然对流换热作用越强;集热器水平放置时,自然对流换热作用最强,热损失最大,当放置角度超过30°后,自然对流换热热损失基本不变。     

外遮阳对建筑外窗传热系数的影响分析

通过分析建筑外窗的外遮阳传热特点,建立带有外遮阳结构的建筑外窗多场(导热、自然对流和辐射)耦合传热模型,利用CFD软件对其传热过程进行模拟。研究结果表明无遮阳的建筑外窗温度场梯度分布变化非常剧烈,而外遮阳使其玻璃温度场梯度分布较均匀。     

具有表面辐射的建筑室内自然对流换热的研究

随着人们生活水平以及节能意识的提高,对建筑热工性能评价和建筑节能越来越重视。将建筑房间简化为含有多孔介质的双区域模型,因此,此类模型被应用到更多的领域。通过数值模拟展现了实际建筑环境中各物理条件对室内通风与热环境的影响,为室内舒适度的建设提供了依据。基于有限元法对含有多孔介质复合腔体这一类双区域模型的壁面热辐射与自然对流耦合换热问题在建筑房间内的应用进行了数值模拟分析。模拟了不同工况下多孔介质复合腔体内的流场和温度场随时间的变化情况。结果表明,表面热辐射对建筑房间内的自然对流换热有明显的增强作用;冬季与夏季,中间层与顶层不同的边界条件影响着室内的对流换热即方腔热环境的改变;多孔介质厚度d较大时能减弱传热,当到达一定值时影响不明显。     

线-板电极电压对对流换热的影响及数值模拟

电场强化换热是一种主动强化换热的方法,本文主要内容围绕电场强化空气换热展开数值计算。采用线-板电极结构,对空气在高压电场中的对流换热现象进行数值模拟。进一步揭示不同线电压对电场加强换热效果的影响。     

火灾下钢筋混凝土剪力墙温度场数值模拟

为了研究配筋率、升温曲线、多面受火、传热系数等因素对钢筋混凝土剪力墙温度场的影响,利用COMSOL 多物理场建模与仿真软件对火灾下钢筋混凝土剪力墙温度场进行模拟,并得到不同因素变化条件下的剪力墙的温度场分布规律,模拟结果与试验结果符合良好。对温度场模拟中各参数对温度场的影响进行了讨论,结果表明：受火时间越长,钢筋混凝土剪力墙的温度越高;相比于配筋率和骨料类型,不同升温速率对钢筋混凝土剪力墙的温度场的影响更为显著,且钢筋混凝土剪力墙边缘处的钢筋对其温度场也有明显的影响。此外,单面和三面受火的钢筋混凝土剪力墙的核心区温度值较为接近,双面和四面受火的钢筋混凝土剪力墙的核心温度较为接近;受火面的传热系数中对流传热系数和综合辐射系数对传热的影响显著,当温度大于一定程度时,辐射系数大于0.7 时,对流传热系数对传热的影响可以忽略不计。     

混凝土结构对流换热效应的研究

综合分析了国内外学者对混凝土对流换热系数的研究成果，结合风洞实验，提出了混凝土对流换热系数计算公式，可用于混凝土结构温度效应分析。并利用有限元程序进行预应力混凝土简支箱梁的温度效应分析，计算中采用了标准化的太阳日辐射强度曲线和日气温变化曲线，以梁的跨中挠度和轴向变形的变化规律为例，讨论了对流换热系数取值对结构温度效应的影响。     

地板送风对流热转移

针对下部有集中热源的地板送风空调小室,利用PHOENICS软件,对多种工况下室内气流流动的速度场和温度场进行了模拟,利用模拟结果计算对流热转移量,得出对流热转移量的变化规律。分析了影响对流热转移量的相关因素,主要是由于送风冷射流与热源的热射流在不同的影响因素下对室内气流流动及温度分布产生影响,从而造成对流热转移量的变化。结果表明:地板送风空调小室的对流热转移量与热源数目、送风口密度、热源强度、送风量4个因素有关;回风口数目对对流热转移量的影响很小,可以忽略不计。     

泡沫铜/石蜡复合相变材料融化过程的换热特性

为了研究强化相变蓄热器的换热情况,搭建了矩形腔体内填充泡沫金属/石蜡的实验台,在恒壁温条件下,进行了泡沫金属/石蜡复合相变材料的融化蓄热实验.根据实验数据绘制了不同加热温度下石蜡内部温度随时间变化曲线,分析了腔体内自然对流对温度分布的影响、传热温差对蓄热时间的影响.结果表明,泡沫金属的高导热性能强化了石蜡在腔体内的融化...     

隧道火灾模型试验中参数的无量纲化研究

针对隧道火灾通风现象中众多参数复杂的相互作用特点,本文利用量纲分析的方法,对隧道火灾通风实验中火源热释放率大小与模型进行了无量纲化处理,对壁面导热过程、对流与辐射换热过程、壁面粗糙度的影响等相关参数,从量纲的角度进行了理论上的分析,比较了它们各自在隧道火灾的发展过程中起到的不同作用。最后确定了火源热释放率大小与模型是影响火源附近热力状态的决定性因素;与壁面导热、辐射过程相比,对流在火灾通风过程中起着决定性的控制作用。最后指出可以将各个参数所起不同作用的分析结果作为建立隧道火灾模型试验的理论参考,将无量纲关系式作为模型试验处理数据的依据。     

地电场对裂隙岩块中对流传热特性影响的研究

 根据原地浸出过程中裂隙岩块中对流传热过程受地电场作用的特点，建立地电场作用下裂隙岩块中的对流传热模型，并通过电场作用下岩芯中的对流传热实验，研究地电场作用对裂隙岩块中溶液对流传热特性的影响。结果表明：地电场作用对裂隙岩块中对流传热的影响非常明显，其影响程度同热流密度、流体渗流速度以及流体性质等因素相关；对流换热系数总体上随正向电场电压升高而增强，随反向电场电压升高而降低；地电场作用下，低热流密度时对流换热系数的变化幅度明显高于高热流密度下换热系数幅度的变化；地电场作用对裂隙岩块中对流传热的影响随着溶液渗流速度的增加逐渐减弱；裂隙岩块中溶液矿化度越高，地电场对对流传热的影响越明显。