孔隙及热流的非均匀性对发散冷却的影响

该文针对发散冷却中由于结构本身的缺陷或者是局部大热流而引起的传热恶化问题,通过对烧结多孔壁面发散冷却过程进行数值模拟,对孔隙及热流的非均匀性对发散冷却壁面温度分布的影响进行了分析。结果表明:在一定的条件下,结构上的缺陷、堵塞或者局部大热流能引发局部高温,并发生冷却失效;恶化的扩散可导致发散冷却的失败;影响恶化的温度梯度的主要因素有多孔颗粒的材料、注入率、冷却剂以及壁面所承受的热量。该文针对局部高温或大热流所引发的冷却失效,提出了通过非均匀孔隙率及改变颗粒直径的办法来预防冷却失效的产生和扩散。     

发汗冷却湍流换热过程的数值模拟

为了验证湍流二方程模型在数值模拟发汗冷却过程的适用性,在PHEONICS3.3软件平台上采用两层k-ε湍流模型对无发汗冷却和有发汗冷却时的矩形槽道内湍流流动和换热进行了数值模拟。计算结果表明:发汗冷却使得边界层显著增厚,壁面摩擦阻力因数大为减小;随着冷却气体流量的增加,壁面温度和局部对流换热系数都大大下降。在注入率为1%左右时,发汗冷却段的壁面温度相对值降到了20%左右,局部对流换热系数相对值降到了50%以下。所得到的计算结果与已有关系式符合得很好:注入率在2%以内时误差小于10%。     

环形燃烧室冷热态发散冷却性能的对比实验

针对燃烧室发散冷却性能的研究,设计了3头部扇段模型燃烧室进行冷热态对比实验.通过对模型环形燃烧室内外环面上的温度进行测量,讨论冷热态时综合冷却效率分布差异,并考察了冷却空气量与主流空气量之比对综合冷却效率的影响规律.结果表明:发散冷却在冷热态时的综合冷却性能差异显著,主要是由于燃烧反应的发生改变了燃烧室内流场和温度场,进而引起壁面热负荷变化;无论冷态还是热态,在旋流主流的作用下,内环面上的发散气膜相比于外环面更易吹离壁面.随着无量纲流量比的增加,面积平均综合冷却效率均随之增加,但增加幅度逐渐降低.     

不同冷却边界下燃烧室受迫振荡特性

为考察冷却边界对燃烧室受迫振荡特性的影响规律，该文通过试验与声模态计算相结合的方法，对比了冲击冷却边界和发散冷却边界对燃烧室内声压脉动特性的影响，探究了吹风比改变对发散冷却边界声学特性的影响。结果表明：发散冷却边界具有明显的吸声作用，发散冷却边界下燃烧室内声压脉动幅值相比于冲击冷却边界降幅最大达37.7%;发散冷却边界吸声能力与扰动频率相关，当扰动频率低于90 Hz或高于170 Hz时发散冷却边界吸声能力降低。此外，发散冷却边界在无冷气流动时吸声能力最优，吹风比增大会使发散冷却边界吸声能力明显降低。     

采用气膜冷却的燃烧室流场数值研究

针对某采用气膜冷却的燃烧室在设计工况运行时喷管喉道内温度非正常升高所导致的烧蚀故障,该文基于有限体积方法数值模拟燃烧室内的流场,分析烧蚀的原因并提出改进方法.研究发现,冷却气膜在一个较大旋涡诱导作用下被卷入燃烧室中心区,导致喉部处局部温度非正常升高至2 252 K, 从而将内壁烧蚀.通过改变冷却气体的流量和进入燃烧室的入流方向,能使喷管喉部温度降低500 K以上,从而降低了发生烧蚀的可能性.该文还得到了最佳冷却效率的冷气入流方向角为60°~70°.     

壁面冷却空气对贫油吹熄特性影响的激光诊断研究

针对燃烧室中冷却壁面的冷却气膜会影响燃烧室内的流场、改变回流区结构,从而影响贫油吹熄特性这一问题,在一带有气膜冷却的旋流燃烧室上开展了不同壁面空气占比下的贫油吹熄极限测量。结果表明：壁面冷却空气占比达到0.2时,不同燃油流量下,以全局空气流量计算,燃烧室吹熄当量比降低的范围在0.09～0.1之间;以主流空气计算,吹熄当量比降低范围在0.01～0.028之间。为了更加深入研究这一规律的原因,开展了平面激光诱导荧光(PLIF)激光诊断测量,可知引入壁面冷却空气后,OH基更集中分布在靠近燃烧室底部的火焰根部。在稳定火焰工况中,与近吹熄火焰相比,在燃烧室底部附近的火焰中央有大量OH基分布,这将有助于火焰的稳定,并拓宽贫油吹熄极限。米氏散射实验结果表明,引入壁面冷却空气后可使燃油液滴更集中分布在燃烧室底部附近,这将导致根部火焰局部当量比提高,易于形成稳定的火焰。结合所得实验结果,在所使用的旋流模型燃烧室内,加入占比为0.2的壁面冷却空气,可以拓宽燃烧室的贫油吹熄极限,有助于火焰的稳定。研究结果有望对带有冷却气膜的燃烧室的燃烧稳定性调控问题提供一定的理论指导。     

基于神经网络的燃烧室壁面冷效预测方法

现代重型燃气轮机燃烧室的研发过程中，产生了大量的数值模拟和试验数据。其中，燃烧室火焰筒采用了先进发散冷却技术。该技术中，壁面冷效受发散孔型、主流/冷气压损等参数影响，难以建立基于理论模型和经验关联式的方法进行回归预测。针对工业研发产生的壁面冷效数据集，该文提出了基于人工特征选择、小批量化和归一化的数据预处理技术，建立反向传播(back propagation, BP)神经网络和径向基核函数(radial basis function, RBF)神经网络2种优化的神经网络模型，并通过交叉验证与网格搜索对算法模型进行超参数寻优，最终实现燃烧室壁面冷效的高精度场重建和高精度预测，场重建精度达90%,预测精度达85%,满足了工业燃烧室设计迭代中的实际工程需求。     

局部高温壁面下复合腔体内传热传质

为研究局部高温壁面下,复合腔体内自然对流及传热传质规律,采用一区域模型整体对腔内温度场、浓度场和流场进行求解.高温壁面无量纲长度A=0.5(A=a/H),局部壁面温度为Th,浓度为Ch;右侧垂直壁面分别为Tc和Cc.对局部高温壁面的相对位置B、多孔结构的孔隙率ε、瑞利数Ra的影响进行综合的数值计算,由数值计算结果得出:局部高温壁面位置不同,腔内流体流动及传热传质不同,B值在0.6附近时对应的平均努赛尔数Nu和平均舍伍德数Sh最大;ε=0.7时Nu出现最小值;Ra对传热传质影响也较大.     

孔隙率阶梯分布多孔介质内传热及流动性

为研究孔隙率阶梯分布多孔介质内传热及流动,采用局部热平衡假设,考虑流体密度随温度变化,引入Brinkman-Forchheimer的扩展Darcy模型进行修正,建立水平方向孔隙率阶梯分布多孔介质自然对流数值模型,采用有限体积法进行计算.对数值模型进行实验验证,分析出孔隙率阶梯分布对传热及流动的影响.综合数值计算和实验结论表明:相同温差条件下,大孔隙率侧为高温壁面时对流传热达到稳态的时间比小孔隙率侧为高温壁面时要短;流体速度场分布主要受孔隙率分布影响,最大流速随温差和Ra增大而增大,且最大流速出现在大孔隙率靠近壁面处,与是否靠近高、低温壁面无关;高温壁面平均努谢尔数u随着Ra增大而增大,当lgRa4时,Ra的增加对u的变化影响较小.     

双冷源低温系统冷却实验腔的传热分析

根据双冷源低温系统冷却实验腔的传热特点,建立了二维非稳态传热的数理模型.利用FLUENT计算软件对实验腔的冷却过程进行了数值模拟,得到实验腔底部温度变化曲线和壁面的温度分布,分析了辐射热对实验腔冷却过程的影响.计算结果表明实验腔经过2 h冷却后,底面温度基本稳定在6.27 K,可以满足研究对温度的要求.     

新工质R134a在水平强化管外的池沸腾换热

对新型替代工质Ｒ１３４ａ在水平强化管外的核态池沸腾换热进行了实验研究．查明了热流密度、蒸发压力和沸腾换热系数的关系,拟合了适合于本强化管的沸腾换热系数计算式．并对Ｒ２２和Ｒ１３４ａ在强化管外池沸腾换热的特性进行了对比．     

机车柴油机传热的研究

本文对机车用四冲程增压柴油机的传热状况进行了研究.采用了各种最新的传热系数公式对机车柴油机的传热量进行计算,并与试验结果进行了对比.另外还对不向的气缸壁温度时柴油机的散热状况进行了研究,得出不同缸壁温度对柴油机性能参数的影响.     

桑塔纳轿车散热水箱管内外传热特性的分析研究

本文对上海桑塔纳轿车用散热水箱的传热性能进行试验，依据实测数据，将管外横掠管簇的对流换热系数从传热系数中分离出来，并整理成无量纲准则式，为优化设计提供参考依据．此外，对管内外的传热特性、阻力特性进行分析，验证了目前考核散热水箱热性能指标的合理性．     

75kW微型燃气轮机回热器传热性能试验

研究等流量法在高温回热器试验台上的应用．用等流量法(修正的等雷诺数方法)对75kW回热器进行传热性能试验，并进行传热数据分析．从总传热系数K中分离两侧的表面传热系数h，获得了有工程应用价值的Nu-Re准则关系式．     

分离式热管蒸发段传热特性的试验研究

在研究分离式热管蒸发段流特性的基础上，对其传热特性进行了试验研究，获得了一些重要的结论。文中着重分析了核态沸腾传热区及飞溅降膜传热区的传热原理；根据试验数据回归整理了相应的换换系数无量纲准则关系式，计算值与试验数据吻合相当好；分别与大空间池沸腾传热和整体式热虹吸管热管蒸发段降膜区传热进行了比较，其结果为分离式热管的研究及工程应用提供了理论的依据。     

圆柱形和三角形电极的EHD强化管内沸腾换热试验研究

以R-123为工质,对圆柱形电极和三角形电极进行了电水动力学(EHD)强化管内核沸腾换热试验研究。试验换热管为垂直套管式,外层为加热水路,内层为工质回路,中心布置着电极。电场强度范围为0～2.133MV/m,热流密度范围为1.5～10.0kW/m2,换热系数的误差为±9.7%;相应的强化因数的误差为±12.2%。结果表明:两种电极的最大强化因数接近,分别为2.15和2.11;在达到最大强化因数时,三角形电极所需要施加的平均电场强度和能耗比圆柱电极低得多。     

Mechanism and control of convective heat transfer

A second look has been given at the mechanism of convective heat transfer based on the analogy between convection and conduction with heat sources. The strength of convective heat transfer depends not only on the fluid velocity and fluid properties, but also on the coordination of fluid velocity and heat flow fields. Hence, based on the included angle of velocity and temperature gradient vectors, the presence of fluid motion may enhance or reduce heat transfer. With this concept, the known heat transfer phenomena may be understood in a deeper way. More important is that some novel approaches of heat transfer control can be developed.     

扁管散热水箱最佳管内水流量的探讨

对轿车散热水箱中圆、扁两种形状的管子进行了热性能试验并取得数据,在传热,风阻和水阻的综合特性上作了比较,评价管子形状对传热和功耗的影响,得出扁管散热水箱的最佳管内水流量为１．１４ｋｇ／ｓ,此时水阻为４８６４５Ｐａ。指出选用扁管作为散热管,既具有强化传热的优点,又可降低管内水流量。     

列管换热器设计中辐射传热问题的研究

针对用于高温气体换热的列管换热器的设计,提出在传热计算中应考虑热辐射问题．建立了关于辐射传热计算的简化处理方法,得出了辐射传热膜系数的计算公式,并就需要进一步研究的问题提出了建议．