旋转弯曲管道内脉冲流动的二次流动

对旋转弯曲管道中的脉冲流动进行了数值模拟，系统地分析了单脉冲和周期性脉冲流动在科氏力和离心力共同作用下的主流速度、二次流动变化情况，研究结果表明：旋转弯曲管道内脉冲流的流动特性主要由Dean数、曲率、周期内的最大科氏力与离心力之比、间歇频率参数和Womersley数来决定；间歇期内，流动并不立即消失，管道内出现反向流动；对于周期性脉冲流动，周期末的残余速度对整个周期的流动结构有着重要影响，间歇频率越大，残余速度的影响就越明显，旋转的作用有削弱残余速度作用的效果，当管道高速旋转时，残余速度的影响几乎可以忽略不计。     

旋转环形偏心圆截面弯管内流动特性分析

采用贴体坐标系下的SIMPLE方法来求解旋转环形偏心圆截面弯管内流体流动的速度场。分析了偏心距和旋转对于二次流以及轴向速度分布的影响，同时给出了平均摩擦系数和壁面摩擦力的分布。结果表明，二次流和轴向速度的最大值总是趋向位于内、外壁面距离较大的一侧。在计算参数保持一致的条件下，在所研究的3种偏心距（0，0.2，-0.2）中，当偏心距为0.2时平均摩擦系数最小。当旋转从负到正连续变化时，平均摩擦系数和二次流强度存在临界点，临界点的数值依赖于偏心距。     

水平圆管内超临界甲烷非均匀流场的对流传热特性

为了揭示超临界甲烷热交换器的对流传热机理,建立了求解固体壁面导热和超临界甲烷对流传热耦合模型,分析了水平圆管内超临界甲烷非均匀流场的对流传热特性.结果表明:超临界甲烷受热过程中,Re随着主流体温度升高而单调增加,Pr出现了波峰和波谷双极值;受浮升力和重力的双重作用,圆管截面上超临界甲烷各项热物性均呈现"扭曲"和"分层"...     

旋转圆筒表面传热和传质特性实验研究

为研究旋转圆筒表面对流传热和传质特性,用微型热偶式测温和测湿探头对旋转圆筒表面的温度场和浓度场分布进行了测试.实验结果表明,旋转圆筒表面对流传热和传质特性之间存在着较好的类比性.旋转对纯传热边界层局部努塞尔数的影响规律与对传质边界层局部舍伍得数的影响规律相似;对平均努塞尔数和平均舍伍得数的影响规律也相似.当旋转雷诺数小于临界雷诺数时,旋转对平均努塞尔数和平均舍伍得数几乎没有影响,当大于临界雷诺数时,随旋转雷诺数的增大平均努塞尔数和平均舍伍得数也增大.     

超临界CO2在螺旋管式冷却器内的传热特性研究

螺旋管结构紧凑、换热效率高,在CO₂气体冷却器中应用广泛. 超临界CO₂热物性变化剧烈,其在螺旋管内的传热特性异常复杂. 通过对不同冷却热流密度和质量流速工况下的数值模拟发现,螺旋管内超临界CO₂传热系数沿流动方向呈近似抛物线分布; 冷却热流密度越大,传热系数峰值越高,出现峰值的流动转角越小; 质量流速越大,传热系数峰值越高,出现峰值的流动转角越大; 不同热流密度与质量流速的比值决定整个流动方向传热系数的涨落,基于此提出了一个适用于均匀冷却螺旋管内超临界CO₂传热计算的关联式,可为螺旋管式气体冷却器的优化与设计提供参考.     

矩形截面管流动的康脱洛维奇解法

利用康脱洛维奇变分原理来求解矩形截面管不可压缩粘性流动的流速分布.计算结果表明,这种方法在工程中具有足够的精确度,并且计算过程及流速表达式简单,有一定实际应用价值.     

矩形截面管流动的康脱洛维奇解法

利用康脱洛维奇变分原理来求解矩形截面管不可压缩粘性流动的流速分布。计算结果表明，这种方法在工程中具有足够的精确度，并且计算过程及流速表达式简单，有一定实际应用价值。     

水基碳纳米管纳米流体在矩形腔内的自然对流传热

为了评估碳纳米管在强化传热技术中的应用潜力, 采用实验方法研究水基碳纳米管纳米流体在矩形封闭腔内的自然对流传热性能, 由实验得到瑞利数为1.92×105～2.52×106范围内不同颗粒体积分数的纳米流体沿矩形封闭腔热流方向的平均努塞尔数分布.采用瞬态热线法和旋转黏度仪测量水基碳纳米管纳米流体的导热系数和黏度,探究纳米流体导热系数和黏度与纳米颗粒体积分数的变化关系,分析纳米流体导热系数和黏度对纳米流体自然对流传热的影响.结果表明:在封闭腔内纳米流体沿热流方向的平均努塞尔数随着瑞利数的增加而增大,封闭腔内对流传热不断增强;与水的自然对流传热相比,在低瑞利数(Ra＜8.5×105)时,纳米流体自然对流传热效果随着颗粒体积分数的增加而增强;在高瑞利数(Ra＞8.5×105)时,体积分数为0.48%的纳米流体的平均努塞尔数比水大,自然对流传热得到强化,而体积分数为1.45%的纳米流体的平均努塞尔数比水小,自然对流传热减弱.     

反应堆矩形强化流道内超临界水流动传热特性数值研究

反应堆堆芯超临界水流动传热特性复杂,为优化其传热特性,针对反应堆堆芯矩形强化通道的超临界水传热特性进行数值研究,采用雷诺应力湍流模型,研究了25 MPa超临界压力下,单根燃料棒在无肋、带长条肋和等距短肋布置的三种矩形流道内的流动传热特征.研究结果表明:堆芯矩形通道内设置肋片可强化传热,不同肋片布置方式的传热强化效果显著不同;强化通道内角部超临界水温度比无肋流道内角部温度高,强化流道径向截面内不同位置温差小;无肋流道最窄处超临界水存在流动死区,且死区随轴向高度变化较小,带长条肋布置流道最窄处超临界水流动死区范围减小,在近肋片区域出现流动死区,等距短肋流道内无明显流动死区;三种流道中,带等距短肋布置的流道相对合理.     

矩形通道内强化表面的传热研究

使用三种强化器，在矩形通道内进行受迫对流实验。整个实验是在ＲｅＤ＝２．２×１０３～６．２５×１０３范围内进行的。根据每种强化器的实验数据，关联出相应的经验公式ＮｕＤ＝ｃＲｅＦｍ，对各种强化器的强化特性进行了研究；并利用强化比ＮｕＤ／ＮｕＤ。对三种强化器的强化效果进行比较，实验结果表明：深齿强化器优于浅齿，浅齿优于孔板强化器。     

不同螺旋角螺旋折流板换热器壳侧传热性能研究

对两种不同螺旋角的螺旋折流板换热器进行传热测试,利用测得试验数据,根据Kern法推导出这两种螺旋折流板换热器壳程传热系数的近似计算公式.     

螺旋管壁热传导问题的摄动解

本文根据张量分析理论，建立了非正交曲线柱坐标的热传导方程，采用正则摄动法求解了螺旋管壁热传导问题，获得了管壁温度分布的零阶，一阶和二阶分析解表达式，计算了热阻，结果与圆筒壁近似进行了对比，并讨论了曲率，挠率以及正则摄动对该问题的影响。     

多孔介质流动显示与强化传热的实验研究

对添加挡流板、螺旋板及多孔介质的管束外掠流动的流型、流阻及其传热特性进行了实验研究。实验表明 ,直挡流板的管束流道由于存在滞留区 ,流阻高且不利于换热。螺旋板的管束流道的Nu比直挡流板高 79% ,而具有螺旋板和多孔介质组合的管束流道的对流换热系数比直挡流板高 94%。同时得到了最佳螺旋角和多孔介质的最佳孔隙率     

错流型多级雾化旋转填料床传热性能的试验研究

采用空气冷却热水方式,对错流型旋转填料床进行传热性能试验.试验结果表明,比表面积、体积传热系数、以湿度为基准的气相体积传质系数均与雾化次数有显著关系,二次雾化比一次雾化增加21%,三次雾化比二次雾化增加18%,而与液流量无关.传热系数、以湿度为基准的气相体积传质系数不随雾化次数和液流量变化,基本上保持在0.52 kW·m-2·K-1,0.122 kg(m2·sΔH)-1.从而揭示出错流型旋转填料床强化气液传热的机理是由于将液滴雾化,极大地增加了传热面积,而不是提高了传热系数和以湿度为基准的气相体积传质系数.错流型旋转填料床经过三级雾化后,体积传热系数可达98 kW/(m3·K),结构更紧凑.     

Mechanism and numerical analysis of heat transfer enhancement in the core flow along a tube

The present study introduces the principles of enhanced heat transfer in the core flow to form an equivalent thermal boundary layer in the fully developed laminar tube flow, which consequently enlarges the temperature gradient of the fluid near the tube wall, and thereby enhances the heat transfer between the fluid and the tube wall. At the same time, the increase of flow resistance in the tube is not so obvious. Mechanism analysis and numerical calculation based on air and water have been carried out to verify the principle and method presented in this paper, which may bring positive effects to the design of heat exchanger with high heat transfer efficiency and low flow resistance. Supported by the National Key Basic Research Development Program of China (Grant No. 2007CB206903)     

Enhancement of flow boiling heat transfer with surfactant

The surfactant additive octadecylamine (ODA) was used to enhance the flow boiling heat transfer of water in vertical copper tube, and the effects of the aqueous solution properties, mass fraction of ODA, mass flux and heat flux etc. on flow boiling heat transfer were investigated. In order to analyze the mechanism of enhancement on boiling heat transfer with ODA, the copper surface was detected by XPS, and the diagram of binding energy was obtained. The results show that ODA can be adsorbed on the surface of the copper wall, and affects the properties of the heating surfaces and enhances the flow boiling heat transfer of water. Only in low heat flux and in a suitable range of concentration, can ODA aqueous solution enhance flow boiling heat transfer, and the suitable mass fraction of ODA is in the range of 1 × 10⁻⁵ −5 × 10⁻⁵. In addition, compared with water, ODA aqueous solution does not increase the flow drag under the same experimental conditions. Foundation item: The Natural Science Foundation of Tianjin(No. 94220) Biography of the first author: QIU Yun-ren, doctoral student, born in Dec. 1966, majoring in heat and mass transfer in chemical engineering.     

凝固换热器中地表水紊流冻结与换热特性

为分析采集凝固热热泵系统凝固换热器的特性,需要掌握地表水紊流工况的相变换热规律.基于准稳态近似方法与假想等壁温模型,分析凝固换热器中紊流水的管内冻结特性,并采用定义的当量平均表面换热系数比Kh和潜热显热比KSL讨论紊流水冻结换热特性.结果表明:紊流时,管半径和沿水流流动方向距离对冻结特性的影响不明显,雷诺数、管壁温和进口水温影响较为明显;随着无量纲凝固时间增长,换热性能急剧下降,入口水温与管壁温度越低、管径越小、管长越大、雷诺数越小,换热特性越好.所得结果将为凝固换热器优化设计及热泵系统性能改善提供重要参考.     

Simulation of rarefied gas flow and heat transfer in microchannels

Analysis and simulation of rarefied nitrogen gas flow and heat transfer were performed with the Knusden number ranging from 0. 05 to 1.0, using the direct simulation of Monte Carlo (DSMC) method. The influences of the Kn number and the aspect ratio on the gas temperature and wall heat flux in the microchannels were studied parametrically. The total and local heat fluxes of the microchannel walls varying with the channel inlet velocities were also investigated in detail. It was found that the Kn number and the aspect ratio greatly influence the heat transfer performance of microchannels, and both the channel inlet and outlet have higher heat fluxes while the heat flux in the middle part of channels is very low. It is also found that the inlet free stream flow velocity has small affect on the wall total heat flux while it changes the distribution of local heat flux.