波节管管内强化传热有限元Ansys分析

利用Ansys对3种不同规格波节管进行了模拟求解,得出了湍流状态下波节管内流体的速度场和温度场,从微观上说明了波节管的强化传热机理。数值计算结果表明,湍流工况下波节管的努塞尔数Nu比光管提高2.97~3.80倍。拟合出的努塞尔数准则公式可为波节管实际应用提供一定的参考价值。     

扭曲管管内强化传热模拟分析

为了研究扭曲管管内强化传热表现,通过建立不同结构形式的扭曲管和椭圆管物理模型,利用数值模拟的方法对扭曲管及相应的椭圆管传热传质表现进行了对比分析。研究了扭曲管和椭圆管管内流体N_u、△P和η在Re为200～20 000范围内的变化情况,并分析了结构形式对扭曲管传热表现的影响。结果显示扭曲管可以很好地加剧管内流体湍流、强化管内传热,特别适用于管内流体在低Re数范围内的传热。扭曲比对扭曲管传热有重要影响,当扭曲比S/d_(ei)在15到25的时候,其传热表现最好。     

扁管管内流动与传热的三维数值模拟

通过数值计算考察了几种扁管和普通圆管的管内流动与传热性能。计算时采用标准k-ε模型。结果表明,在换热管入口质量流量相同且壁面温度恒定时,扁管的表面传热系数和进出口温差均高于圆管,说明扁管是一种强化传热元件。扁管的压降比普通圆管的高,所以实际应用中应综合考虑流量大小和扁管的承压能力。     

强化传热管管内湍流运动的数值模拟和比较

通过fluent软件对横纹管、波节管、波纹管、缩放管这4种常用的传热管,进行了管内湍流运动的数值模拟,从微观上说明了4种传热管的强化传热机理,并对其流动努塞尔系数Nu、压降△p及综合性能参数η进行了比较,说明在低Re下缩放管的综合性能最好,在高Re下横纹管的综合性能最好。     

结构形式对椭圆扁管管内传热与流阻性能影响

利用数值模拟方法结合场协同理论,对直椭圆扁管、单向螺旋椭圆扁管和变向螺旋椭圆扁管管内传热与流动情况进行了数值模拟计算和理论分析,比较研究了不同的Re、Pr下,3种椭圆扁管的管内传热与流阻特性。结果表明,单向螺旋椭圆扁管和变向螺旋椭圆扁管与直椭圆扁管相比有很好的强化传热性能,而变向螺旋椭圆扁管要比单向螺旋椭圆扁管的强化传热性能更好。在管内流体具有高Pr及低Re的条件下,2种螺旋椭圆扁管的强化传热效果显著,可作为很好的强化传热元件应用于工程实际中。     

强化传热管管内传热及阻力性能的数值研究

运用CFD软件以水为工作介质,分析了螺旋槽管和波纹管管内传热、阻力和抗结垢性能,并与光管进行对比。结果表明,波纹管在波峰和波谷处产生二次涡流,破坏了边界层;螺旋槽管除了在凸肋部前后产生了二次涡流,由螺旋形槽道形成的旋流还对边界层形成扰动,因此其传热性能要优于波纹管和光管,但其流动阻力也同时被提升。在雷诺数为5×104时,螺旋槽管的最大努塞尔数是光管的2.21倍,波纹管的1.58倍,阻力系数f最大,是光管的7.02倍,波纹管的2.36倍。螺旋槽管的综合性能参数最大为1.26,而波纹管的大约为1,因而螺旋槽管的综合性能优于波纹管。此外,螺旋槽管的抗结垢性能也好于其它2种换热管。     

含旋流片缩放管内流动与传热数值模拟

在缩放管内间隔插入多个旋流片的通道中,流体流动呈现周期性自旋流.用数值模拟方法对含旋流片缩放管内旋流片间距对空气湍流流动和传热的影响进行了分析,得到了管内流场和温度场以及传热膜系数、单位长度压降与雷诺数的关系,以获得较佳的复合传热性能.     

大型方箱炉烟气流动和燃烧及传热过程的数值模拟

采用CFD(Computational Fluid Dynamics)方法,实现了对大型方箱式二甲苯塔重沸炉从燃烧器、炉膛、炉管整体几何结构的仿真,并且对二甲苯重沸炉内烟气湍流流动、燃烧和传热过程进行了数值模拟研究,计算得到了炉膛内流场,温度场,以及炉管表面热强度分布的详细信息,揭示了炉膛内流动、燃烧和传热过程的特性。模拟计算结果表明,双排双面辐射炉管平均热强度值约是单排单面辐射炉管平均热强度值的1.2倍,为工程设计提供了理论依据。     

内外流动介质下强化换热管耦合传热数值模拟

以强化换热管为研究对象,建立了以水为介质的轴对称数值模型。应用计算流体软件CFX对光管及2种强化换热管（缩放管、波纹管）的传热特性及流动规律进行数值研究。结果表明,数值计算得到的光管总传热系数数值与经验公式计算结果吻合很好。与光管相比,强化换热管壁面结构改变了流体的流动状况,对流道的流场产生重要影响。在相同流动条件下,缩放管与波纹管的总传热系数数值均有较大程度的提高,强化作用明显。为此类产品的进一步理论研究和分析方法推广提供了依据。     

高温熔盐在螺旋槽管内流动与传热的数值模拟

利用Fluent软件对高温三元熔盐在4种不同槽深螺旋槽管内流动传热进行了三维模拟,揭示了高温熔盐在螺旋槽管内强化传热的机理,分析了槽深、雷诺数Re对螺旋槽管传热性能的影响,并进一步对阻力性能进行研究。采用有限容积法对连续性方程、动量方程和能量方程进行离散,采用标准κ-ε湍流模型,用Simple算法求解压力和速度耦合关系。研究结果表明,螺旋槽管3的管内传热努塞尔数Nu模拟值与试验值随Re的变化趋势一致,最大误差为13.5%,且试验值均比模拟值大;在相同的Re下,管内Nu和阻力系数f随着槽深的增加而增加,传热强化效果越好,阻力损失也越大。     

波纹管内湍流传热数值模拟

采用数值模拟方法研究了幅值分别为3mm、4mm的两种波纹管的湍流传热性能,发现幅值为4mm的波纹管换热效果优于幅值为3mm的波纹管,幅值为4mm的波纹管壁面剪切力更大是致其换热效果较好的直接原因。波纹管壁面剪切力沿轴向周期性变化,喉结处壁面剪切力最大。波纹管纵向涡及流道形状周期性变化是传热获得强化的根本原因。引入壁面剪切力、纵向涡等参数,并与传热性能相关联,为波纹管换热器研发提供借鉴。     

3种强化传热炉管的流动和传热特性的数值模拟研究

利用数值模拟方法对梅花管、MERT管和扭曲片管3种强化传热炉管进行了流动和传热特性的研究。采用RNGk-ε湍流模型求解了动量方程和能量方程,给出了3种强化传热炉管的流动和传热特性,包括速度场、湍动强度场和温度场的分布;计算了3种强化传热炉管的压降、摩擦系数、努塞尔数(Nu)和强化传热综合因子。研究结果表明,梅花管主体为活塞流,MERT管和扭曲片管为旋转流;管内湍动强度在强化传热构件附近相对较大;管内流体温度场比较均匀。由强化传热元件产生的压降和摩擦系数的大小顺序为:MERT管>梅花管>扭曲片管;Nu的大小顺序为:MERT管>梅花管>扭曲片管;强化传热效果的优劣顺序为:扭曲片管>梅花管>MERT管。     

井下油管的流动诱导腐蚀数值模拟研究

根据现代流体力学的基本理论建立了流体运动的连续性方程、动量、湍流动能、湍流耗散率的守恒方程以及化学组分的传质守恒方程。根据流动诱导腐蚀的特点,建立了流动诱导腐蚀的数学模型。采用SIMPLE算法求解流动数学模型,用壁函数法计算了管壁附近湍流边界层的流体力学参数,并用VisualBasic6.0编制了计算机程序,对油管腐蚀过程进行了数值模拟。模拟结果表明,在正常生产过程中,油气井油管的中上部腐蚀严重,建议油管防腐工作的重点放在降低中上部油管的腐蚀方面。应用文中方法及求解程序,设计合理的油管直径及组合,可防止或减轻由于腐蚀、冲蚀等对油管造成的严重后果,减少油气井的维护费用,从而取得良好的经济效益。     

基于计算流体力学数值模拟的板式热交换器传热与流动分析

以新型鼓泡板式热交换器作为研究对象,通过计算流体力学软件,对鼓泡板冷、热两侧通道进行了数值模拟。板内流体流动研究表明,相同流速下,冷侧通道流体湍流强度高于热侧,压力损失也高于热侧;热侧通道由于扭曲泡相互接触造成阻挡作用,相较于冷侧通道,传热效果较差。将数值分析结果与试验值进行了对比,验证了数值分析结果的准确性,该数值分析结果对改善板式热交换器传热效率有一定指导意义。     

裂解炉炉膛流动及传热状况的数值模拟

以计算流体力学软件为工具,采用合适的燃烧模型和湍流模型,对乙烯裂解炉炉膛燃烧中的烟气流动分布和温度分布进行数值模拟,得到乙烯裂解炉炉膛中的流场和温度场等详细信息,揭示了炉膛内烟气流动、燃烧和传热过程的基本特点。模拟结果表明,烟气在底部烧嘴的射流核心区周围形成回流,沿着燃料气的射流方向,烟气的流速分布趋于平坦,回流现象消失;炉膛各方向上烟气温度分布不均匀,在炉膛的中部出现了炉膛的高温区域;烧嘴位置的不同造成炉管周向存在温度差异。     

波纹管结构参数对传热性能影响

分别以不同规格的波纹管为模型,应用FLUENT软件对湍流流动状态下波纹管内的传热进行模拟,分析了流体流动状态和波纹管几何结构参数对传热系数的影响。结果表明,波纹管的壁面平均传热系数随着入口雷诺数的增加而增大;与光滑管相比,在低雷诺数的情况下,波纹管传热强化效率随雷诺数的增大而增大,而随着雷诺数的进一步提高,波纹管的强化传热效果逐步减弱;当波纹管的外径与内径的比值在1.25~1.40时,其传热强化效果最好。     

泡沫压裂液在三维缝中流动数值模拟

在分析泡沫压裂液流动特性以及流体重力、地应力梯度、地应力差等因素对裂缝延伸综合影响的基础上,建立了泡沫压裂液在缝中流动的裂缝三维延伸数学模型和泡沫压裂液的温度、压力、流量及泡沫质量分布数学模型,并给出了计算方法．计算表明,所提出的求解方法能较好地模拟泡沫液在缝中的流动,可用于现场泡沫压裂施工设计。     

大型轴向固定床反应器中流体流动的数值模拟

根据固定床反应器内液体的流动特性建立了统一模型控制方程组,提出一种对各相同性或异性多孔介质的平方阻力系数进行估算的方法,对大型固定床反应器中液体通过入口分布器及多孔介质的流动问题进行数值计算。计算结果表明,入口分布器和惰性填料可使反应器内液体流动的均匀性得到明显改善;入口分布器顶部开孔对催化剂床层内液体流速径向分布影响较小;降低分布器高度未对液体流速径向分布产生明显的影响;反应器底部装填瓷球等填料虽有利于改善反应器自由空间区的流体流动的均匀性,但对液体在床层内的流动影响不大。     

流动单元约束的油藏数值模拟研究

油藏数值模拟在油田开发方案的编制和确定、油田开采中生产措施的调整和优化、剩余油形成与分布以及提高油藏采收率方面,已逐渐成为一种不可欠缺的研究手段。油藏数值模拟的精度主要受油藏地质模型的精细程度和模拟模型的求解精度的影响。从提高油藏地质模型精度入手,将流动单元与油藏数值模拟相结合,通过利用流动单元细分模拟层系和针对不同的流动单元选取相应的相对渗透率曲线,提高油藏数值模拟的精度。模拟结果表明,流动单元约束的油藏数值模拟模型具有初始拟合程度高、模型修改程度低、能够更精确的反映层内和平面剩余油分布的特点。