纳米流体强化传热实验研究进展

随着对纳米流体研究的逐步深入,纳米流体作为一种新型强化传热介质,呈现出了与传统流体迥然不同传热性能.文中综述了近年来纳米流体的制备、稳定性、强化换热性能等方面的最新实验研究进展,并对实验结果进行了简要分析,给出了在不同传热方式下影响其传热性能的主要因素,同时针对纳米流体实验研究的发展方向提出了展望.     

多孔泡沫金属强化相变传热研究进展

综述了近些年来多孔泡沫金属强化相变传热与应用的研究进展,主要分为实验研究和数值模拟研究两个方面.泡沫金属强化相变传热的实验研究进展主要包含池沸腾传热、管内流动沸腾传热、作为吸液芯以及与纳米流体结合强化传热这几个方面,主要分析泡沫金属的孔隙率、孔密度以及厚度等因素对强化传热的影响;数值模拟研究方面主要从泡沫金属的结构表征和数值模拟研究方法进行介绍;最后展望了泡沫金属强化相变传热的研究方向.     

纳米流体对径向滑动轴承冷却性能强化数值研究

径向滑动式中间轴承是船舶推进轴系主要支撑部件,其润滑性能将直接影响到整个推进系统的可靠性和传动效率,而润滑性能主要受滑油温度的影响。因此,开展中间轴承冷却性能强化研究对保障船舶推进轴系正常工作具有非常重要的意义。本文建立了中间轴承流固耦合传热数值模型,获得了最高转速工况下中间轴承主要部件及油池内滑油的温度场分布。通过与实验数据对比,验证了所建数值模型的精确性。在此基础上,基于Cu-润滑油纳米流体物性参数模型,分析了不同体积分数Cu-润滑油纳米流体对中间轴承冷却性能的影响。研究结果表明,随着纳米颗粒体积分数的增加,油池内壁面及冷却盘管外表面平均对流换热系数均显著增大,有效地增强了滑油的换热能力,中间轴承冷却性能得到了强化。     

水基纳米流体主机冷却系统及其余热利用

为探讨纳米流体优越传热性能在船舶主机冷却系统中的应用,文中通过对水基纳米流体高效传热机理的分析,提出了将其应用于船舶主机缸套冷却系统的方案,并由此提出主机缸套冷却液余热利用的新方法,随后以图示方案为例对其原理和可行性做了分析说明,认为该方案在理论上具有可行性,实践上仍需得到实船的验证。最后希望水基纳米流体冷却系统能像废气涡轮和废气锅炉一样在实船上得到应用。     

舰船纳米流体冷却液在间冷器中的应用

为探究舰船纳米流体冷却液在燃气轮机间冷器中的流动换热情况,制备SiO2-乙二醇/水(50/50)船用间冷系统纳米流体冷却液,研究纳米流体中颗粒的粒径分布、温度和颗粒质量分数对导热系数的影响.在此基础上,以WR-21船用燃气轮机的间冷器系统为例,建立流动传热耦合计算模型,采用Fluent软件对流道内部的流场进行数值模拟.分析不同工况下纳米流体对间冷器平均对流换热系数、温度分布和沿程阻力的影响.结果 表明,温度升高,纳米流体的导热系数增大,当质量分数为15％、温度为80℃时,纳米流体的导热系数相对基液提高15.5％;提高纳米流体的质量分数,液侧平均对流换热系数随之增大,气侧温度分布更加均匀;在全工况下,液侧平均对流换热系数最大提高57.9％.纳米流体冷却液对改善高压压气机进口气流温度分布的均匀性具有重要意义.同时,需综合考虑纳米流体沿程阻力增加对间冷器性能的影响.     

船用柴油机冷轧翅片管中冷器

本文介绍了一种以冷轧翅片管为冷却元件的新型船用柴油机中冷器。中冷器试验台试验和柴油机应用试验的结果表明这种冷却元件具有较高的传热系数。空气阻力损失也在要求的范围内．可完全满足柴油机设计要求。同时还提出了中冷器的区分应以冷却元件传热面积与其传热系数之积，而不是以冷却元件传热面积为标准的原则。     

纳米流体沸腾传热研究进展

综述近年来纳米流体在池沸腾和流动沸腾传热领域的实验研究和数值模拟研究.实验包括纳米流体沸腾传热的临界热流密度、沸腾换热系数以及换热机理方面的研究,并简要分析纳米流体强化或弱化沸腾传热的主要原因.数值模拟主要介绍格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)在纳米流体沸腾传热领域的最新研究进展,包括基于不同的LBM模型模拟气泡产生、成长到脱离壁面的过程,对气泡的脱离直径和频率进行分析.最后展望纳米流体沸腾传热的发展方向.     

格子阵列引发纵向涡对多孔射流冲击冷却的影响

为提升船用燃气轮机涡轮叶片的内部冷却性能,对双层壁构型中的内腔进行格子阵列化设计,采用三维数值模拟方法对比分析格子阵列结构和光滑结构的流动传热特性.结果表明,格子阵列中形成的有序大尺度强制纵向涡,能够在大幅强化内腔传热的同时,使外腔射流冲击获得更高的初始动量,克服横流影响,强化靶面传热,形成内外协同的强化传热能力.格子阵列能有效改善射流冲击的孔间分配,从而提高靶面传热的展向均匀性.研究结果对涡轮叶片双层冷却构型的优化设计有一定的指导意义.     

纳米电刷镀技术的应用

采用纳米颗粒复合电刷镀技术维修船用柴油机气阀导管,并解决了电刷镀工艺的多项技术难点.实践表明,纳米电刷镀技术具有良好的应用前景.     

纳米流体水平管内沸腾流型的模拟研究

利用UDF编程定义纳米流体相变源项,对Al2O3-H2O纳米流体在水平管内的沸腾过程进行了数值模拟,分析研究了纳米流体在水平管内沸腾的流型特点,结果表明水平管内沸腾蒸发产生的相变含气率沿着管长方向不断增加,但相同截面位置纳米流体的含气量高于纯水的含气量,有助于强化流体的扰动与混合。对于不同浓度的Al2O3-H2O纳米流体的流型研究表明：颗粒浓度对于纳米流体管内沸腾过程的影响不大。随后将纳米流体与纯水的流型进行比较,结果表明Al2O3-H2O纳米流体使得管内沸腾更剧烈,也更容易沸腾,这将改善水平圆管的流动特性。