低雷诺数脉动流传热二次流关联性分析

为探究二次流与低雷诺数脉动流传热的关联性,以"二次流"现象为切入点,"涡及涡运动"为视角,对三角槽道水工质进行了传热实验研究。研究表明,伴有有序涡旋运动的"二次流"通过槽道内流体与主流流体之间的掺混影响热量输运,进而干涉对流换热效果;Strouhal数(St)主要影响涡旋运动路径,相对振幅(A)主要影响涡旋的强度及区域;二次流强度可以用于表征脉动流传热机理。热量输运过程的优化在于:通过调节脉动参数,控制流场中的涡旋运动,改善近壁区的热量装载效率以及主流区的热量输运路径。     

三角槽道低 Reynolds 数脉动流与柔性壁耦合特性研究

以水为工质对三角槽道低 Reynolds 数脉动流与柔性壁耦合特性进行了实验研究。通过传热与流动实验,分析了脉动频率(W)、脉动振幅(A)、柔性壁特性对脉动流传热及流动的影响。同时,通过可视化实验,研究了柔性壁与脉动流之间的响应特性,解析了柔性壁形变与振频对脉动流传热及流动的作用机制及分离贡献。研究结果表明,柔性流道脉动流可以实现强化传热与流动减阻双重效果,但强化传热效果相对较弱(传热效率提升0~50%),适用于以减阻为主要目的的换热场合;柔性壁减阻与削弱强化传热效率,源于柔性壁形变造成时均流通截面积增大(流体流速下降)、W与A的增大减弱脉动能量;W的增加将使得柔性壁振动对脉动流强化传热效率的削减逐步趋于主导地位,而A的增加将使得柔性壁变形对脉动流强化传热效率的削减逐步趋于主导地位;脉动流阻力的削减主要来自于柔性壁的变形(D₁>70%),而柔性壁振频对于脉动流能量耗散的抑制作用较为次要。     

脉动流对油水分离器分离性能的影响

当前,入口流量对油水分离器分离性能的影响主要局限于稳态分析,忽视了瞬时流速的脉动变化对分离效率和压降的影响,难以确定脉动流对分离性能的影响程度。为解决这一问题,结合生产实际,开展了脉动流对分离效率和压降影响程度的数值模拟和实验研究。以周期1s、脉动峰值0.1m/s的脉动流速和分流比为输入变量,探讨脉动流对速度、压降和油相体积分数的影响,得出了确切值,并对分离效率和溢流压降进行了实验验证。结果表明:脉动流引发的脉动合速度和切向速度的波动范围均在10%以内,溢流压降平均值的波动范围在7%以下,分离效率提高0.3%左右;脉动流产生的速度和压降的增量随着入口脉动幅值的变化而变化;脉动流对分离器分离性能的影响程度较弱,油水分离器对脉动流的适应性较强;脉动条件下的油水分离是一个动态累积过程。     

微乳液脉动热管应用于锂离子电池的散热性能

利用11弯管的脉动热管作为汽车锂离子电池的散热系统进行传热实验。在脉动热管中引入不同比例的混合工质[H₂O、全氟丁基甲基醚(HFE-7100)]，在模拟单体锂离子电池不同发热功率下展开传热实验，实验结果表明，微乳液工质可以有效避免高发热功率下脉动热管出现局部烧干的现象，防止电池表面温度过高发生热失控。使用水包油(O/W)型微乳液工质(0.048%SDBS∶HFE-7100=1∶1)时传热性能最理想，并且可以保证锂离子单体电池正常工作(20～30W)时，温度不超过40℃，表面温差低于1.8℃，在单体电池高发热功率(40～50W)时，电池局部温度不超过56℃，电池表面的平均温度不超过55℃。     

并联双通道内超临界水的脉动传热特性

在压力26~30 MPa,时均质量流速420 kg·m^-2·s^-1、热通量0~130 kW·m^-2工况范围内,对垂直上升并联双通道内超临界水的脉动传热特性进行了实验研究。根据实验数据分析了流量脉动对壁温的影响,脉动振幅率(A_f)和脉动频率数（Wo）对时均Nusselt数的影响,并将脉动时均Nu与超临界传热关联式进行了比较。结果表明：壁温随流量脉动而波动,脉动周期相同,相位相反,流量脉动振幅越大,壁温波动也越大;低频脉动时均Nu随脉动振幅率的增大逐渐减小,随脉动频率数的增大先减小后基本不变;高频脉动时均Nu随脉动振幅率的增大而缓慢增大,随脉动频率数的增大而减小;关联式预测的Nu较实验值普遍偏高。     

带有环流预汽提的旋流快分系统动态压力的小波分析

测量了环流预汽提与带隔流筒的旋流快分系统(SVQS)相耦合的大型冷模实验装置的动态压力特性.结果表明,旋流快分系统轴向压力脉动曲线具有很强的相似性,脉动强度随旋流头喷出口气速、颗粒质量流率增大而增大,压力脉动标准偏差与喷出气速、颗粒质量流率存在对应关系.由实验结果关联获得的脉动标准偏差与喷出气速、颗粒质量流率经验公式,可用于预测特定工况下工业装置的颗粒质量流率.通过小波分析,装置主频范围为1.5~12.5 Hz,周期约为7~10 s,旋流快分头上部空间的压力脉动较大,存在不稳定的漩涡区,发现周向脉动基本一致,径向在r/R=0.4~0.7时漩涡区的压力脉动强度较低.为了使装置能稳定运行,建议快分头的喷出气速为18~24 m/s,颗粒质量流率在超过90 kg/(m2?s)范围内.     

螺旋管内汽液两相流第二区压力降脉动瞬态及时均传热规律

在以前对闭式循环系统中螺旋管蒸发器内汽液两相流压力降脉动进行系统实验研究、根据脉动过程特征和产生原因进行分析、区分了产生压力降脉动的两类不同特征区域的基础上 ,着重对第二区压力降脉动流动过程中瞬态及时均传热的特征和规律进行了试验与分析研究 ,总结出相应的规律和计算式 .     

负压差立管下料过程压力脉动的传递性实验与分析

在高13m大型循环流化床装置上,对φ150 mm×900 mm负压差立管内气固两相流的动态压力进行了轴向多点测量,并用标准偏差进行了分析,主要研究立管下料过程的动态传递特性.实验表明负压差立管内存在明显的压力脉动现象,这种压力脉动具有一定的传递性.颗粒质量流率比较小时是稀密两相共存流态,稀相区的压力脉动主要受进料流量振荡的影响,向下传递;密相区的压力脉动主要受立管的波动性排料影响,向上传递;随着颗粒质量流率的增加达到浓相输送流态时,上部是连续式浓相输送流态,下部是密相波浪式输送流态,立管的压力脉动主要受进口流量振荡和排料过程压缩气体作用,向下传递.对立管的压力脉动进行标准偏差分析表明脉动压力传递沿颗粒的流动方向上具有幅值增大特性.在立管内流态从稀密两相共存流态转变为浓相输送流态时,由于颗粒压缩气体分量最大,压力脉动幅值最大,减小或增加颗粒质量流率,压力脉动幅度均降低.     

微槽道脉动热管的启动及传热特性

对竖直和水平放置情况下微槽道脉动热管(当量直径2.82mm)的启动及传热性能进行了实验研究,并与内径分别为3.4mm(1^#)、4.0mm(2^#)和4.8mm(3^#)的3个光管脉动热管进行了比较。实验工质为去离子水,充液率为50%。实验结果表明,竖直放置(底部加热)时,微槽道结构可以显著降低脉动热管的最小启动功率和启动温度,在约305W的加热功率下其热阻分别比1^#、2^#和3^#光管脉动热管下降41.7%、35.6%和30.9%,蒸发段壁面平均温度分别下降12.1、11.8和7.6℃;水平放置时,微槽道脉动热管在一定加热功率下能够正常启动,光管脉动热管难以有效运行。使用微槽道结构后,脉动热管显热和潜热传热能力的提高以及微槽道毛细作用利于冷凝液向蒸发段回流可认为是实现热管传热强化的主要原因。     

溶剂法制备N-辛基琥珀酸酰胺磺酸钠

以环己烷为溶剂,考察了N-辛基琥珀酸酰胺磺酸钠的合成工艺,获得了较佳的工艺条件当n(辛胺)∶n(顺酐)=1.00∶1.05时,于40℃下酰胺化反应10min;n(亚硫酸钠)∶n(顺酐)=1.05∶1.00时,于70℃下磺化反应2h。测得产物的表面张力32.1×10-3N/m、临界胶束浓度4.48×10-3mol/L、乳化力0.63min、渗透力1.68min、钙皂分散力25%、去污力99.4%,并与ABS和K12的性能进行了对比。     

MASS TRANSFER IN TURBULENT PULSATING FLOWS

The effect of flow oscillation to the mass transfer between turbulent fluid and solid wall was investigatedby measuring the mass transfer rate between fluid and pipe wall with imposed oscillating flow usingelectrochemical method.The velocity and concentration field in the viscous sublayer which controls the mass trans-fer in such a process was simulated by a simple wave model of single harmonics.Experimental results confirmthat the flow oscillation has no influene on time averaged mass transfer rate,but the phase difference betweenphase averaged velocity field and concentration field shifts with the frequency of imposed oscillating flow.Numeri-cal analysis reveals that the concentration boundarylayer which is responsible for the mass transfer is muchthinner than the viscous sublayer which greatly weakens the influence of imposed oscillating flow on mass transfer.     

层流中脉动气流横掠平板强化传热

为研究脉动气流下等热流密度平面的换热特性,搭建了脉动气流强化传热实验台架,进行了不同雷诺数（Re=433～1733）的脉动气流下高温共烧陶瓷发热片组的换热实验研究,脉动气流的脉动频率f固定为30 Hz,脉动振幅prms固定为165 Pa。结果表明,在合适的脉动参数下（f=30 Hz, prms=165 Pa）,脉动气流有效地强化了等热流密度平面的换热性能,本文获得的强化换热效率介于9.7%和10.8%之间,随着雷诺数的增加轻微地线性增加。另外,结果揭示了在层流流动中,不管在稳定气流下还是在脉动气流下,等热流密度平面的换热性能都随着雷诺数的增加而线性地增加,但脉动气流下线性拟合的结果的斜率较大,为稳定气流下的斜率的1.26倍。最后,结果显示了在稳定气流中加入脉动分量能迅速增大换热面下游的温度水平,预示着脉动气流在强化传热的同时,也增强了气流内部的热传递。     

脉动条件下旋流场内气液两相流流型及其转变机理

运用高速摄像技术对流量脉动条件下旋流分离器内气泡动力学行为及气液两相流流型展开研究。研究发现,在完整脉动周期内,流量在3.62~4.18 m³/h范围内波动,流量增大段的气核整体向溢流口方向运移,流量减小段的气核整体向底流口方向运移,气核大小及形态变化呈现周期往复性。通过脉动周期内特殊帧的分析,得出流量脉动条件下旋流场内气液两相流流型主要包括：气泡流、塞状流、弹状流、丝状流及波状流等五种形式。根据实验得出的气液两相折算速度,确定了脉动条件下气液两相流流型转换界限图,而气泡间的聚并破碎行为是产生气液两相流型的主要原因,最终构建了表征截面含气量和分离效率之间关系的评价模型。     

中心浇口圆盘模腔正弦脉动充模分析

聚合物动态注射成型通过螺杆的轴向振动实现熔体脉动充模。利用Tanner本构模型建立了中心浇口圆盘模腔正弦脉动充模过程的数学模型,分析了振动参数对注射压力及熔体输送功率的影响。当充模过程的平均注射速率不变时,在一定频率与振幅范围内,模腔入口处的压力随振动源振幅(频率)的增大而增大,但其平均值降低;充模过程中输送熔体所需要的功率降低。     

脉动条件下旋流场内气液两相流流型及其转变机理

运用高速摄像技术对流量脉动条件下旋流分离器内气泡动力学行为及气液两相流流型展开研究。研究发现,在完整脉动周期内,流量在3.62~4.18 m³/h范围内波动,流量增大段的气核整体向溢流口方向运移,流量减小段的气核整体向底流口方向运移,气核大小及形态变化呈现周期往复性。通过脉动周期内特殊帧的分析,得出流量脉动条件下旋流场内气液两相流流型主要包括：气泡流、塞状流、弹状流、丝状流及波状流等五种形式。根据实验得出的气液两相折算速度,确定了脉动条件下气液两相流流型转换界限图,而气泡间的聚并破碎行为是产生气液两相流型的主要原因,最终构建了表征截面含气量和分离效率之间关系的评价模型。     

脉动流动强化微混合的研究

在微尺度下,由于流动处于层流状态,因此混合是一个巨大的难题.针对微尺度混合的特点,提出了一种新型微混合器.这种微混合器利用入口速度方波型脉动实现微通道内流体的有效混合.针对物理问题建立了通用的无量纲方程和边界条件,利用计算流体动力学(CFD)方法研究了微混合器的特性和脉动参数的影响.结果表明在脉动方波占空比为0.5,相位差为180度时,能达到较好的混合效果.当雷诺数为1.0,脉动频率为2Hz时,混合度能达到79%.研究表明:微混合器中流动具有混沌对流特征,脉动流动可极大地增加界面面积,从而实现快速混合.综合各参数的影响建立了参数-脉动体积,当其未超过混合通道体积时,其值越大,混合效果越好.     

脉动热管及其传热特性影响因素研究进展

介绍了脉动热管的结构、特点、工作原理,分析了运行中的主要现象和管径、弯折数、工质物性、充液率、倾角范围和加热方式等影响其运行的主要参数。概括了脉动热管的国内外研究现状,指出理论模型研究和工业实践应用将会成为今后脉动热管研究的热点。     

板间距对三角槽道脉动流流动阻力的影响

以水为工质对不同板间距的三角槽道脉动流流动阻力特性进行了研究。基于受力平衡方程,建立了适用于三角槽道脉动流压降的数学模型,用于理论分析流动阻力的影响因素。通过实验测试与数值模拟,校验数学模型的合理性,并且对三角槽道脉动流流动阻力进行分析。结果表明,流动阻力主要受板间距、涡旋拟“能”两方面因素影响,且与板间距呈反比,与涡旋拟“能”呈正比;板间距的缩小,会使流动阻力增加,当缩小到板间距与槽深比值为1.0时,出现流动阻力的阶越式增长,上升1个数量级;造成流动阻力骤升的主要原因在于：随着板间距的缩小,流场结构逐渐变化,三角槽道内涡旋的影响区域由“三角槽内部”逐渐转变为“整个流道”,且主流区壁面出现流动分离,出现涡旋流动与波状流共存现象,使流动阻力大幅提升。