内翅式太阳能球形胶囊传热特性的模拟研究

采用Fluent软件对球形胶囊蓄热单元进行了传热特性分析;并使用恒温水浴锅加热蓄热单元来模拟恒温加热环境,对球形胶囊内翅片的熔化过程进行实验验证。获得了球形胶囊内部监测点的温度时间曲线。将模拟结果和实验结果进行对比,得到较好的一致性,验证了胶囊内相变材料的熔化模型的准确性。根据模拟与实验的结果优化蓄热单元,以带有内翅片的球形胶囊蓄热单元为研究对象,将KNO3作为相变材料,对翅片同厚度(1.5 mm)、不同翅片长度(0 mm、58.5 mm、68.5 mm、73 mm)的蓄热单元建立四个模型。结果表明,胶囊内添加翅片增大传热效率,且随着翅片长度的增大,胶囊内温度分布均匀化;对球形胶囊内翅片传热分析具有指导意义。     

三种大管径翅管式换热器传热与阻力特性的试验研究

为考察不同翅片形式以及管排数对空气侧强化传热的影响，分别对9排和12排带平直、开缝、纵向涡3种翅片形式共6个翅片管换热器元件空气侧的传热及阻力性能进行了试验研究，发现开缝翅片管换热器的传热性能高于带纵向涡翅片管换热器和平直翅片管换热器，但阻力相应也增加，带纵向涡发生器的翅片传热性能略低于开缝翅片，但阻力却只比平直翅片稍大，这表明采用这种翅片形式可获得较好的综合性能．不同管排数的同一片型换热器的努塞尔数及阻力因子相差很小，可以认为与管排数无关．在试验的雷诺数范围内针对各个试件整理出了传热和阻力的经验关联式，可为相关的理论研究和工程应用提供参考．     

热管式太阳能集热器联集管内流动与传热特性

为了获得结构参数与联集管内流动传热特性之间的关系,建立了热管式太阳能集热器联集管的数值模型并进行模拟。结果表明:在本文的研究范围内,在保证集热器集热量和联集管直径不变的条件下,减小套管直径,努赛尔数(Nu)变化不大,而摩擦因数(f)由大变小,因此若不考虑热管性能,则套管直径越小越好;当套管直径保持不变时,随着联集管直径的减小,Nu数和f都越来越大,因此存在优化关系;当保证换热面积不变的条件下,减小联集管直径并且增大套管直径时,Nu数先增大后保持不变,而f越来越大,此时,联集管直径和套管直径存在优化的匹配问题,上述优化问题须结合集热器成本、系统压降需求等做进一步研究。对比发现,换热面积保持不变时,套管与冷却水之间的对流换热系数更高。     

球形金属纳米颗粒熔化温度、熔化熵及熔化焓的尺寸效应

根据结合能的键能模型,研究了球形金属纳米颗粒熔化相关热力学量的尺寸效应.在该模型中引入3个因子:晶体致密度k因子(晶胞中原子总体积与晶胞体积的比值);β因子(晶体中表面原子与内部原子结合能的比值)和qs因子(晶面被表面原子占据的比值).在考虑上述因子后,通过模型预测具有自由表面球形金属纳米颗粒的熔化温度、熔解熵、熔解焓等热力学量的尺寸依赖性,并将所得结果与相关实验数据、分子动力学模拟结果、液滴模型以及前人提出的模型进行了比较.结果显示,对于Au和Al纳米粒子熔化温度的尺寸效应,该模型相比之前的模型更接近实验结果,与Ag和Cu纳米粒子熔化熵与熔化焓的分子动力学结果吻合较好.     

球形纤维素吸附特性的研究

对两种商业用球形胶质纤维素和它的低孔隙的胶质改性物的吸附特性进行了研究，得到了他们的孔隙率、排斥分离尺寸和描述微粒分配平衡系数的模型，特别是，发现他们中的一 微粒分配平衡系数可用简单的ＲａｎｄｏｍＰｌａｎｅ模型来描述。     

管带式散热器空气侧传热和阻力特性实验研究

文章采用换热器风洞实验,对22种不同结构参数的矩形波纹翅片管带式散热器进行传热和流动阻力性能实验,选用361组工况点的实验数据,经过多元线性回归,获得适用于矩形波纹翅片散热器空气侧传热因子j和摩擦因子f的计算模型,预测散热器的传热和阻力特性。研究结果表明,雷诺数在400～3 840范围内,换热器空气侧散热量、压降的计算值与实验值之间最大相对误差分别为9.14%、10.05%,标准误差分别为8.62%、3.75%,计算值与实验值之间吻合性较好。     

平直翅片管换热器传热与阻力特性的实验研究

研究了３种翅片间距（ｓ＝２．０、２．６、３．２ｍｍ）和３种管排（Ｎ＝２、３、４）的９个平直翅片管换热器的换热和阻力特性，在工业常用凡数范围内给出了包括翅片间距及管排数影响的换热和阻力性能通用关联式，同时得出翅片间距、管排数对换热和阻力性能的影响规律，为设计和选用平直翅片管换热器提供了依据。     

内置翅片参数对封闭腔内流体流动与传热性能的影响

为了研究内置翅片参数对封闭腔内湍流自然对流换热的影响,采用RNG k-ε模型数值分析了翅片位置、翅片高度和翅片数量对封闭腔内温度场和流场的综合影响。结果表明：在热壁面上布置1个翅片,热壁面竖向边界层厚度随翅片高度的增大而变厚,但腔体顶部水平边界层结构变化微弱;本文所研究的短翅片高度对热壁面上远离翅片位置处局部传热特性影响很小;在热壁面上距底面2H/6处布置高度为1.5cm的翅片能使得热壁面上平均Nu数获得最大值,在热、冷壁面上距底面及顶面分别为2H/6处各布置1个高度为1.5cm的翅片能达到同样的强化传热效果。但在热、冷壁面上距底面及顶面分别为H/6处各布置1个翅片时,翅片高度过大或过小均会抑制热壁面与腔内气流之间的对流换热过程。本文研究结果对于指导工业工程中封闭空间内流体的冷却或加热具有一定的理论参考价值。     

翅片管式风冷冷凝器耦合传热的数值研究

利用耦合传热理论对平直翅片的换热特性进行了数值研究,在此基础上建立了V型风冷冷凝器的传热模型,并对不同夹角、不同管排的V型冷凝器管外换热特性进行了初步的模拟分析,模拟采用商用软件PHOENICS3.6进行。其结论对于目前空调使用的风冷冷凝器的优化设计具有一定的指导作用。     

针翅式散热器模块流动传热特性数值优化

为提升中高温电子器件的散热性能,以针翅式散热器模块为研究对象,研究了热管长度、散热器宽度、针翅直径、针翅间距和针翅高度5个结构参数对翅片散热性能的影响,对正交实验设计的16个组合方案下翅片的流动换热性能进行模拟。以努塞尔数Nu、阻力系数f、传热性能综合评价指标(performance evaluation criteria, PEC)和全因子评价Y作为评价指标,在每个评价指标下利用极差分析主要影响因素和挑选出优化组合。结果表明：影响Nu、f、PEC和Y的最主要因素是针翅间距;最佳优化组合为：针翅间距为2.5 mm,散热器宽度为80 mm,针翅直径为1.5 mm,针翅高度为20 mm,热管长度为25 mm,模块温降为16.28℃,热阻为0.265℃/W。     

管壳式相变蓄冷单元传热肋片拓扑优化设计

针对管壳式相变蓄冷单元传热肋片结构设计固化,概念设计缺乏理论指导,强化换热效果有限等问题,基于拓扑优化理论,构建二维管壳式相变蓄冷单元的物理模型并进行有限元分析;选取最终时刻平均温度为目标函数,以肋片材料体积占比为约束条件构建管壳式相变蓄冷单元二维肋片拓扑优化模型;对模型进行特征求解得到肋片清晰的拓扑轮廓以及动态演化特性。在上述研究基础上,进一步分析了不同肋片体积占比下所得优化拓扑构型的异同,得出20%的体积占比是综合考虑优化效果和成本的较优值。对比相同肋片体积分数下直肋单元与拓扑优化肋单元的蓄冷特性,结果发现,采用拓扑优化肋片的蓄冷单元中蓄冷速率较直肋提高了41.7%,最终时刻设计域的平均温度较直肋降低了3℃左右,从而验证了拓扑优化在相变蓄冷单元传热结构优化方面的优势。     

肋对套管内导热和对流耦合换热的影响

数值模拟了带均布纵肋同心套管内的三维导热和对流耦合换热,研究了肋高及肋数对摩擦阻力系数和平均Nusselt数(Nu)的影响.结果表明,肋高和肋数的变化对摩擦阻力系数和平均Nu都有显著影响,平均Nu随着肋数的增加有最大值;入口段Nu随肋高的增大而增大,充分发展段的Nu也随着肋高的增大而增大.     

带有平直-矩形内翅片管的流动与传热特性

利用三维模拟计算与试验的方法研究应用于废气再循环(EGR)冷却器的带有平直-矩形内翅片管的流动与传热特性,以及内翅片的迎风距离对管侧传热的影响。研究表明:这种新型的内翅片管能够显著地强化传热;数值模拟计算获得的管侧压降.摩擦因子和努塞尔数与试验方法得到的数据相比,最大偏差分别是6.7%、6.5%和5.9%;内翅片的迎风距离越大,传热性能越好。     

双排双波浪带散热水箱传热性能研究

对双排双波浪带散热水箱的结构形式、换热和阻力试验结果进行了分析。采用非线性拟合法得到气侧的换热系数αa，并与桑塔纳管翅式散热水箱的气侧换热系数进行了对比，结果表明，此散热水箱具有较高的换热系数。     

不同接触角微肋阵内的对流换热及能效特性

在椭圆形微肋阵表面固化含有微纳米粒子的疏水性涂层获得具有不同接触角的疏水性微肋阵,测试不同雷诺数Re下实验段内的压降?流动阻力系数f及努塞尔数Nu,并分析了接触角变化对微肋阵热沉内流阻和换热的综合影响及其能效特性?研究结果表明,疏水性涂层具有显著的减阻效果,压降和流动阻力系数随接触角增大而减小;但疏水性微肋阵内的Nu也降低,且3种疏水性微肋阵内Nu之间的偏差随功率的增加而增大;尽管表面疏水性降低了微肋阵内Nu,接触角为151.5°超疏水微肋阵仍具有较好的能效特性,与无疏水性涂层的微肋阵相比,相同对流换热量时其所需泵功可减少200%以上?     

流体纵向流过针翅管传热性能实验研究

对针翅管（包括Sunrod焊接针翅管和整体针翅管）进行了气相和液相传热性能实验研究，试验分别在空气、水和油等介质中进行，得出了流体纵向流过针翅管的流动换热准则关系式。结果表明针翅管具有优良的传热性能和较低的阻力损失。     

矩形直肋热质传递时传热特性的数值分析

为研究矩形肋片的传热传质性能,考虑汽化潜热随温度变化,引用Hyland的温湿度关系函数建立肋片表面传热方程,此时的传热方程无法获得解析解。以传热方程为基础建立传热差分方程,并采用超松弛迭代法对肋片表面温度分布进行求解,同时计算获得肋片传热效率。结果表明：湿度增大,肋片底部和端部温差也越大,绝热边界下肋片温度分布整体高于自然对流边界;汽化潜热的增加使得实际传热量增大,肋片效率的计算结果高于已有研究结果;肋片参数增大时,无量纲化临界点位置越向肋底部靠近,肋片效率减小;环境湿度增大,无量纲化临界点位置向肋片端部靠近,肋片效率变小,湿度对半湿换热工况的肋片效率影响显著,全湿换热工况下,湿度越大,对肋片效率变化的影响越小。     

偏心矩形盘旋套管式气冷器传热特性研究

为探究偏心结构对二氧化碳套管式气冷器换热性能的影响,基于Fluent软件建立同心矩形盘旋套管和偏心矩形盘旋套管式气冷器,对比相同操作条件下的温度云图、速度云图和比热容云图,分析对流换热系数、湍流动能和压力曲线。数值模拟结果显示,与同心套管式气冷器相比,偏心套管式气冷器的云图偏斜程度大于同心结构,平均对流换热系数和湍流动能分别较同心结构提升了12.99%和15.38%,最大压降增大了14.85%,偏心套管总的换热性能优于同心套管。研究结果证明了偏心套管式气冷器结构优于同心套管式气冷器,为超临界CO₂热泵中的矩形螺旋管缠绕气体式冷却器设计、运行以及热效率的提升提供了科学依据,对高效换热器的应用具有重要的实际意义。     

超临界CO2热泵蛇形管气冷器传热特性研究

为了减少能源消耗、提高CO₂热泵的效率,基于Fluent软件,采用数值模拟方法对超临界CO₂在蛇形管气冷器中的传热特性进行研究。主要探究蛇形管内超临界CO₂的流动特性,通过改变操作压力、CO₂和冷却水的质量流量,分析蛇形管的传热性能。结果表明,蛇形管中离心力周期反向,会使温度和速度梯度呈周期性的内侧和外侧交互扩散的趋势;超临界CO₂压力越靠近临界点,平均传热系数越高,压力为8 MPa下的平均传热系数相较于9 MPa和10 MPa分别提高了24.37%和42.53%;超临界CO₂的平均传热系数随着CO₂质量流量的增加而增大,随着冷却水质量流量的增加而降低,冷却水质量流量的增加不会对峰值点的传热系数产生影响,但会使峰值点出现的位置提前。研究结果为超临界CO₂热泵蛇形管气冷器的设计、运行及热效率的提升提供了理论依据。     

不同片型组合翅片管式换热器的传热特性研究

为解决在干、结霜工况下空气源热泵室外机因结霜引起的换热性能下降的问题,以翅片管式换热器为研究对象.在模化试验的基础上,采用数值模拟的方法分别对不同片型组合的翅片换热器结霜量、换热与阻力性能以及平均对流换热系数进行分析.研究结果表明,前开孔后开缝的翅片组合方式较全开孔的结霜质量及平均对流换热系数分别最高可提升9％、11％...