带射流斜肋微通道的强化散热研究

在高热流密度(300 W/cm~2)条件下,对射流斜肋微通道的流动换热特性进行了数值研究,并与直通道、斜肋直通道和射流微通道进行了对比。结果表明:斜肋后方尾涡受射流抑制减小,受上游流体冲刷裹挟,下游射流发生明显漂移;斜肋有效拓展了通道换热面积,增强了流体扰动,射流使低温冷却水直接冲击通道底面换热,斜肋和射流两种强化换热方式的综合,不仅大幅降低了通道壁面温度,而且极大提高了壁温分布的均匀性,在增强通道换热的同时也没有带来过大阻力增加,和斜肋直通道和射流微通道相比,射流斜肋微通道的换热系数平均增加了21%和33%,综合换热性能和前两者相当。     

槽式太阳能集热管内相变微胶囊悬浮液的热力性能分析

针对传统使用水基和油基的太阳能集热器换热效果低和管壁热应力大的问题，以相变微胶囊悬浮液为工作流体，对抛物型槽式太阳能集热器进行了三维建模。采用蒙特卡罗射线追踪法结合有限容积法和有限元法的方法求解了太阳能集热管的光?热?力耦合问题，采用欧拉?欧拉多相流模型研究了相变微胶囊悬浮液在集热管内的流动换热特性。结果表明，相变微胶囊悬浮液强化了集热管内的对流换热，不仅降低了集热管的沿程壁温，且减少了集热管的周向温差，均化了集热管温度分布。集热管周向等效热应力呈花瓣型分布，对应的5个高温度梯度的位置附近(圆周角θ=5°, 90°, 175°, 225°和315°)出现等效应力局部峰值。吸热管内壁面θ=90°处轴向热应力为压应力，作用于整个管程，而径向热应力和切向热应力为拉应力，主要作用在进出口端。相变微胶囊悬浮液浓度越高，强化换热效果越好，集热管热应力越小，但产生的压降也随之增大。     

三角小翼V形阵列换热特性实验研究

在Re=4800~10200范围内,实验研究了矩形通道内圆管侧后方两排三角小翼V形阵列布置的强化换热特性,比较了三角小翼V形阵列布置和单排大三角小翼布置的换热差异,研究了攻角、翼高和排列间距对换热的影响。结果表明:三角小翼V形阵列的Nu数比单排大三角小翼平均增加4.9%,且随着阵列中翼片前后排间距的增加,换热呈增强趋势。对于三角小翼V形阵列和单排大三角小翼,随着小翼攻角的增加,通道换热先增加后减小,最佳攻角均为α=60°,随着小翼翼高的增加,通道换热单调增加。实验数据拟合得到了V形三角小翼阵列和单排大三角小翼的Nu数无量纲关联式,为管翅式换热器中三角小翼的布置提供了依据和参考。     

相变微胶囊悬浮液在螺旋波纹管内层流换热分析

为了减弱高浓度相变微胶囊悬浮液出现的导热系数低和黏度大等传热不利因素的影响,开展了相变微胶囊悬浮液在螺旋波纹管内层流流动换热的数值研究,结果表明:管道入口速度增加时,螺旋波纹管内相变微胶囊悬浮液的相变区范围增幅小于光管;和常规流体水相比,质量分数为5%～20%的相变微胶囊悬浮液的沿程局部修正努塞尔数平均增加0.4倍～3.5倍,悬浮液增强管道换热效果明显;质量分数为10%的相变微胶囊悬浮液和水相比,光管平均修正努塞尔数增加40%,螺旋波纹管平均增加了60%,螺旋波纹管凹槽对流体的扰动使相变微胶囊悬浮液强化换热优势更明显.     

一种新型测速管的设计及其标定

本文针对在流场中流速、流向的测量问题，介绍了一种新型测速管的设计方案及其特点，阐明了其实施方式及标定。     

叉排针肋楔型通道换热数值研究

应用湍流模型对涡轮叶片尾缘叉排针肋通道的换热与流动进行了三维数值模拟研究。为了研究冷却叶片尾缘处正压面与背压面之楔角对通道换热与流动的影响 ,在通道楔角θ为 0°～ 2 0°进行了数值模拟计算 ;为了研究 Reynolds数对通道换热与流动的影响 ,在 Re为 0 .5× 10 4～ 4 .0× 10 4进行了数值模拟计算。最后给出了一个最佳楔角     

矩形通道内纵向涡发生器布置方式对流动传热的影响

对矩形通道内非对称布置矩形纵向涡发生器进行了数值模拟研究,得出了Re在500~2 000范围内非对称布置纵向涡发生器对空气的流动和换热特性的影响规律.结果表明:非对称布置纵向涡发生器比对称布置纵向涡发生器的Nu数仅减少了4%~6%,而阻力因子f减少了11%~12%,减阻效果非常明显.非对称布置纵向涡发生器的综合换热性能j/f比对称布置方式增加了5%~20%,表明非对称布置纵向涡发生器的综合换热性能更好.     

不同排列方式下三角翼波纹翅片管换热器的换热性能比较

应用三维数值模拟的方法对加装三角翼涡发生器的波纹翅片管换热器的流动换热特性进行了研究.3排换热圆管按顺排和叉排2种方式排列.结果表明:三角翼产生的纵向涡包括1个主涡和1个角涡.顺排布置时,纵向涡不但改善了尾迹区的换热,同时还大大强化了三角翼下游管排壁面的换热;叉排布置时,纵向涡在遇到后一个波谷时很快被抑制,换热的强化主要作用于尾迹区.ReD=3000时,与无三角翼的波纹翅片相比,三角翼波纹翅片的j、f,因子在顺排和叉排布置中分别增加了15.4%、10.5%和13.1%、7.0%.在不同排列方式下,三角翼产生的纵向涡均提高了波纹翅片管换热器的换热性能.     

纵向涡强化换热的优化设计及机理分析

对带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器空气侧表面的换热和流动特性进行了三维数值模拟.深入分析了纵向涡对流场和温度场的影响,并通过场协同原理揭示了纵向涡强化换热的根本机理,即减小了速度和温度梯度之间的夹角,改善了速度场和温度场的协同性.在此基础上,对纵向涡发生器的布置位置(上游布置和下游布置)和纵向涡发生器的攻角α(15°,30°,45°,60°)进行了优化设计.结果表明:当纵向涡发生器布置于换热管下游时,具有更好的强化换热能力;在纵向涡发生器采用下游布置的前提下,当纵向涡发生器的攻角α=30°时,具有最佳的强化换热能力.     

不同集热策略下光伏/热一体化系统热电性能研究

为探究光伏/热一体化（PV/T）系统的热电性能受不同集热参数的影响，并解决流体反向加热光伏电池造成系统集热量损耗和发电量减少的问题，建立了PV/T系统三维瞬态数学模型，开发了一种新型集热控制系统，用于实时监控水箱水温和调控流程改变集水量，分析了集热管排数、排布方式、水箱容量、集热目标温度对PV/T系统温度、热电效率、集热量和发电量的影响。结果表明：随管排数增加，系统日集热量和日发电量均增加，但增幅减弱，管排数从8增加到10，发电量仅增加0.07%，集热量仅增加0.42%；集热管交错排布时，光伏电池温度均匀性最好；随着水箱容量增加，系统日发电量和日集热量显著增加，但水箱集热温度和集热品位均降低，与45 L水箱相比，65，85和105 L的日发电量分别提高1.48%，2.55%和3.35%，日集热量分别提高30.72%，53.30%和7038%；与普通系统相比，新型集热控制系统的热效率和电效率分别提高13.14%和0.40%；新系统中集热目标温度设定越高，水箱集水量越少且系统电热性能越差。