平板通道内填充多孔物块的优化换热分析

采用数值模拟的方法,对恒热流壁面平板通道填充多孔物块的流动换热进行了相关研究,分别采用Brinkman-Forchheimer-Darcy流动模型和局部热平衡模型描述多孔介质内的流动和换热,重点研究了多孔物块的填充位置和物块高度对流动换热的影响.结果表明:当多孔物块在纵向上位于通道中心区域时,强化传热效果最好;随着填充多孔物块高度的增加,壁面Num数呈现先增大后减小的趋势,但流动阻力系数却不断增大.     

局部冷壁面多孔介质梯形腔内纳米流体自然对流

在局部冷壁面条件下,对Cu-水纳米流体在多孔介质梯形腔内的自然对流换热进行了数值研究.主要讨论了达西数Da、瑞利数Ra、纳米粒子体积分数φ和局部冷壁面位置对自然对流换热的影响.数值计算结果表明,平均Nu数随着Da数、Ra数和φ的增加而增大.随着局部冷壁面位置向下移动,多孔介质梯形腔内Cu-水纳米流体流动强度逐渐减小,并且平均Nu数也减小.     

波纹形多孔介质腔内纳米流体自然对流数值研究

采用局部非热平衡模型数值研究了波纹形多孔介质腔体内Cu-水纳米流体的自然对流换热。腔体左侧及右侧波纹曲面的温度分别保持恒定的低温和高温,上、下壁面绝热。在曲线坐标中用有限容积法离散方程,纳米流体的流动采用达西模型来描述。在腔体波峰突起相对高度λ保持定值的情况下,研究了瑞利数Ra、达西数Da、无量纲容积换热系数Nhs及纳米颗粒体积分数φ对腔体内Cu-水纳米流体自然对流换热的影响。计算结果表明:纳米流体相平均努赛尔数Nunf随瑞利数Ra、达西数Da的增加而增加,随无量纲容积换热系数Nhs的增加而减小;低无量纲容积换热系数下,局部非热平衡效应影响明显;纳米流体相平均努赛尔数Nu_(nf)和固体骨架相平均努赛尔数Nus随纳米颗粒体积分数φ的增加而增大。     

多孔介质等腰三角形腔体内自然对流换热

用数值方法模拟了以纳米流体为流动介质、充满玻璃球的等腰三角形多孔介质腔体,在不同顶角时的自然对流换热。纳米流体参数采用Tiwari-Das提出的模型计算,多孔介质中流体的流动用Darcy模型,考虑Boussinesq假设处理自然对流效应。分析不同三角形顶角下平均努塞尔数Nu随纳米颗粒体积分数、多孔介质孔隙率、玻璃球直径、加热面比例因子、瑞利数等参数变化时的情况。结果表明,在纳米流体和多孔介质参数不变的情况下,等腰三角形不同顶角腔体内的纳米流体自然对流换热差别明显,在某些情形下结果甚至截然相反。     

渐扩方通道中二次流及对流换热特性研究

运用数值模拟方法,对渐扩方通道内的对流换热特性以及二次流强度进行了研究.对Re数50～800,渐扩角1.5°～3.5°条件下渐扩管的传热和二次流特性进行了分析.结果表明:在沿主流方向的截面上,二次流强度在管壁中间区域处较强,而在方管的4个角上较弱;在一定的渐扩角下,周向平均Nu数随Re数增大而增大,二次流强度也随Re数增大而增大;在同一Re数下Nu数随渐扩角的增加而减小,而Se数随渐扩角的增大而增大.入口段的长度对渐扩段的换热情况有一定的影响,而出口段的长度对渐扩段的换热情况基本没有影响.     

微通道内Al_2O_3-水纳米流体强制对流换热的数值研究

采用有限容积法对微通道内Al_2O_3-水纳米流体的强制对流换热进行数值模拟研究。重点分析纳米颗粒粒径、纳米颗粒体积分数φ和Re数变化对强制对流换热的影响。研究结果表明:粒径小的纳米颗粒更有利于改善流体内部的能量传递过程,增强换热;在纳米颗粒粒径和Re数一定时,随着纳米颗粒体积分数φ的增加,平均努塞尔数Nuave增加,换热增强;在纳米颗粒粒径和体积分数一定时,随着Re数的增大,Nuave增加,换热明显增强。     

液化天然气微槽道沸腾换热研究

针对低温阀门阀盖和阀杆之间的介质冷量损失,对阀盖和阀杆之间的微槽道进行合理简化。采用有限元分析方式,利用几何重构和界面追踪方式获取相界面移动和变化,计算中考虑了重力\,表面张力和壁面黏性的作用,分析了在不同大小的通道中流型的变化\,对流换热系数的变化及系统内压力的变化。结果表明:通道内介质的流动沸腾过程依次经历了液相单相流、泡状流、弹状流、环状流;得出了通道内平均表面换热系数与时间的关系曲线和1 mm\,2 mm\,3 mm\,4 mm通道内介质平均换热系数的大小。研究为微槽道内减少介质冷量损失提供了参考。     

多孔窗的传热传质分析与制冷性能研究

该文从连续介质力学的观点出发，提出了描述多孔介质非饱和热质传递的一般方程式，并针对二维多孔窗模型，采用ＳＩＭＰＬＥ方法进行了数值求解，得到了不同运行工况下的床内各量的场分布及其蒸发制冷量分布，同时对环境参数与多孔窗内部热质传递及其换热性能之间的内在联系进行了分析。     

快速干燥过程中多孔介质内部湿分挤压流动的研究

提出了简化的弯通道模型.根据多孔物料的结构和干燥过程的特点,通过实验观测湿分在一定压力差作用下的迁移行为,着重研究快速干燥过程中多孔介质内部湿分的挤压流动现象.实验结果表明在一恒定温度下,当干燥物料两端的压力差逐渐增大时,湿分由物料内部到达外表面所需的时间逐渐减小且在相同的压力差降下,时间减小的幅度越来越小.在相同的压力差下,当液体温度升高时,湿分由物料内部到达外表面所需的时间随之减小.     

倾斜方腔内壁面黑度和长高比对辐射磁流体流动与传热的影响

本文采用了配置点谱法研究了倾斜方腔内倾斜磁场下壁面黑度和长高比对辐射磁流体流动与传热的影响。数值模拟结果表明:随着壁面黑度的增大,流动加快,方腔内部温度分布变得更加均匀,壁面传热加速;随着长高比的增大,流动先快后慢,温度场变化不大。     

粘度模型对U型封闭腔内Al_2O_3-水纳米流体自然对流的影响

采用四种不同的粘度模型计算纳米流体粘度,对二维U型封闭腔内Al_2O_3-水纳米流体的自然对流换热进行数值模拟,研究分析了不同粘度模型、瑞利数Ra和纳米颗粒体积分数φ对纳米流体自然对流换热的影响。数值模拟时参数变化范围为:Ra=10~3~10~6,φ=0.02~0.08。研究结果表明:采用不同的粘度模型时纳米流体自然对流换热效果相差较大,特别是在瑞利数Ra=10~5和Ra=10~6时,采用粘度模型Ⅱ和粘度模型Ⅲ计算得到的纳米流体平均Nu数变化趋势与采用粘度模型Ⅰ和粘度模型Ⅳ得到的平均Nu数变化趋势完全相反。     

含湿多孔介质中热质耦合现象的松弛性研究

针对一维多孔介质的第一类边界条件,对同时考虑非傅里叶效应和非斐克效应的高强度快速干燥条件下热质交换的普遍微分方程组进行求解.研究了高强度快速干燥过程中,多孔介质内部非傅里叶传热、非斐克传质之间的相互耦合现象,为多孔介质内部温度场和湿度场的正确确定及控制奠定理论基础.     

小扭率扭曲椭圆管层流流动与传热的数值分析

采用数值计算的方法,研究分析了层流状态下扭曲椭圆管内的流动与换热情况.在保持其他参数不变的情况下,管内的Nu随着Re的增大而增大,随着扭率Tr的增大而减小,随着椭圆管几何参数b/a的增大而减小,而阻力系数f随着Re、扭率Tr以及椭圆管几何参数b/a的增大均减小.另外,从速度场和温度场耦合的情况来看,层流状态下的换热得以强化的原因在于扭曲椭圆管内流体发生旋转,产生了二次流,而与主流相比较小的二次流可大大强化传热,使得管内流体的换热得到强化.     

分形多孔介质中的热传导

采用有限容积法分析了分形多孔介质中的热传导过程,计算中发现分形结构中的导热规律非常复杂,基质与孔隙之间存在着很强的相互换热,当不考虑孔隙气体中的导热时,所构造的随机Sierpinski地毯上导热率与基质率(基质百分含量)大多呈指数关系,这与Archie定律的结果是一致的.     

平翅片板翅换热器在混合热边界条件下的传热特性

采用数值模拟的方法研究了板翅式换热器平翅片在混合热边界条件下的传热特性,得到了雷诺数Re=400和Re=1 000的层流流动中,混合热边界条件下的翅片流道的局部努塞尔数和平均努塞尔数沿无量纲轴向距离的分布,并与相同雷诺数下等壁温和等热流边界条件结果进行对比.结果表明:混合热边界条件的平均努塞尔数比等壁温计算条件下平均努塞尔数高出3%~4%,比等热流计算条件下平均努塞尔数低26%~27%.因此在此类换热器传热性能设计时应采用等壁温条件的关联式.     

圆管内CaCO_3污垢生长引起负热阻机理的数值分析

以实验研究结果为基础,采用数值模拟方法研究了圆管内CaCO_3结晶污垢生长不同时期,污垢对流场和温度场以及壁面传热特性的影响,得到了不同时期Nu/Nu_0随晶体大小的变化关系以及晶体生长过程中Nu/Nu_0随时间的变化关系。研究结果表明,圆管内CaCO_3污垢生长过程中存在负热阻阶段和正热阻阶段,负热阻阶段污垢对传热的阻碍作用小于因污垢存在而引起的扰流对传热的增强效果,即Nu/Nu_01,表现为负热阻;而正热阻阶段污垢对传热的阻碍作用大于因污垢存在而引起的扰流对传热的增强效果,即Nu/Nu_01,表现为正热阻。