面向LED汽车前照灯的热管数值模拟与实验研究

为提高LED汽车前照灯的散热性能,设计了一种面向LED汽车前照灯的热管散热系统。采用数值模拟和实验研究相结合的方法综合分析和优化该热管理系统的传热性能。结果表明:LED汽车前照灯在结合了热管技术后,LED灯芯处的结温度能够降低20~30℃。该散热系统的散热效率得到了明显提高,且结构紧凑,其在空间有限的情况下也能有良好的散热,为热管技术在汽车LED大灯上的应用提供了参考。

非线性热环境下高温合金蜂窝板隔热性能研究

金属蜂窝板结构在高温热环境下的隔热特性是高速飞行器热防护设计的重要参数.使用自行研制的高速飞行器瞬态气动热试验模拟系统,对高温合金蜂窝平板结构在高达800℃的非线性热环境下的隔热性能进行实验研究,获得了蜂窝板结构的瞬态和稳态传热特性以及在多利不同温度下金蜂窝平板结构隔热效果的实验数据.在考虑结构内部蜂窝芯壁面间辐射、金属结构的传热以及蜂窝腔内空气传热的多重热交换条件下,采用三维有限元计算方法对蜂窝板的隔热特性进行了数值模拟,计算结果和试验结果的吻合性良好,验证了数值模拟方法的可信性和有效性,并为数值模拟方法能够在一定程度上较好地替代价格昂贵的气动热模拟试验打下了基础.讨论了在复杂非线性高温环境下金属蜂窝板隔热效率的变化,加热面温度的升降速度与隔热效率的关联性以及金属蜂窝板表面发射率的选取等问题,对高速飞行器金属蜂窝结构的热防护研究具有重要的参考价值.

管壳式换热器流场数值模拟方法研究

对单弓形折流板式换热器的结构进行合理简化,利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT 14.0数值模拟软件中对其温度场和流场进行数值模拟。将定壁温假设方法与同时考虑壳程和管程流体的两流程耦合计算方法的模拟结果进行对比,结果表明:同时考虑壳侧和管侧流体流动与传热,更有助于揭示换热器局部温度场变化的实际情况,模拟结果与实际情况吻合较好,能够为管壳式换热器结构优化设计提供更好的参考依据。

金属蜂窝板高温环境下的隔热性能试验与计算

采用红外辐射加热式气动热模拟试验系统,进行了高温环境下的金属蜂窝板隔热性能试验研究,试验温度最高达到800℃;采用有限元的方法进行了金属蜂窝板传热特性数值模拟,计算中考虑了蜂窝板内部金属蜂窝芯结构的导热,蜂窝腔内壁面间的辐射换热和蜂窝腔内空气的传热.研究结果显示,金属蜂窝板后表面的试验测试数据与数值模拟结果吻合的很好.金属蜂窝板在高达800℃高温热环境下的隔热性能数值计算和试验结果将为航天航空器的防热结构研究提供参考依据.

竖直圆管中超临界压力CO_2在低雷诺数下对流换热研究

本文对竖直圆管中超临界压力二氧化碳在低雷诺数条件下的对流换热进行了实验研究和数值模拟。实验中分析了不同入口温度、热流密度以及流动方向等对超临界CO2流动和换热的影响。实验结果与计算结果的比较表明:在热流密度较小的情况下实验结果与数值计算结果基本吻合;而在热流密度较大的情况下,由于浮升力的影响,流动可能提前从层流转变为湍流,使换热强化。

正弦波形管综合性能模拟及实验

为了提高换热管的综合性能,针对新型结构的正弦波形管,以水为换热介质,采用数值模拟的方法对其传热和阻力特性进行了研究,模拟云图表明,正弦波形管的周期性结构能够引发二次流,加强了管内流体的相互掺混,减薄了热边界层,使传热热阻减小,达到强化换热的目的。将测得的实验数据和模拟结果进行对比,结果表明:在5000≤Re≤28000的范围内,正弦波形管的总传热系数随着Re数的增大而增大,比直管提高了24.7%~58.4%;在相同的工况下正弦波形管中的压降略大于直管,二者的压降相差22%~38%;同时,二者的阻力系数随着Re数的增加而减小,且正弦波形管的阻力系数下降更迅速。当Re数>13000时,相同条件下波形管的阻力系数相比于直管增加幅度在20%以内。综合考虑总传热系数和压降,正弦波形管具有更好的综合性能。

气缸盖冷却水腔内两相流动沸腾传热仿真研究

采用计算流体动力学软件CFX,考虑气缸盖内冷却水的热力学相变特性,应用汽液两相流过冷沸腾换热计算模型,对不同影响因素下由柴油机气缸盖与冷却水腔组成的流固耦合传热系统进行了整场离散、整场求解,得到了不同影响因素下气缸盖火力面温度场分布;通过与试验结果的对比分析,证明了仿真计算结果的有效性。研究结果表明:与单相流不考虑沸腾换热相比,考虑汽液两相流的过冷沸腾换热能够有效降低气缸盖火力面的最高温度,提高冷却水的进口速度,降低进口温度;适当减小冷却系统的压力,可以进一步有效降低气缸盖火力面温度,减小气缸盖火力面的热负荷。该结果可为进一步研究柴油机气缸盖的沸腾冷却及可控性提供参考。

传热子模型对火灾网络模型的求解精度与速度的影响研究

分析半无限大物体的传热过程,提出线性化的传热计算方法并编制了计算子程序,将子程序嵌入传热子模型为有限厚墙体的《高层建筑火灾烟流运动特性预测软件》,利用实例分析比较了两种传热计算方法对火灾网络模型求解精度和求解速度的影响。计算结果表明对3个节点的简单建筑,半无限大传热子模型与有限厚模型的室温计算最大偏差不超过5%,而计算机耗时约减少了1/3。该研究的结论对《高层建筑火灾烟流运动特性预测软件》的进一步完善和成熟及其市场化具有重要的推动作用。

板翅式换热器传热性能与流动阻力的研究进展

板翅式换热器以其高效、紧凑、适应温度范围广等优点,在汽车、化工和航空航天等领域已有广泛的应用,研究人员对板翅式换热器的传热和阻力特性进行了大量研究。本文简要介绍板翅式换热器的结构特点和翅片类型,并分别从理论分析、试验研究和数值模拟3个方面分析板翅式换热器传热性能与流动阻力的研究现状,指出板翅式换热器的未来发展方向。

圆管内纳米流体层流流动及强化传热的数值研究

采用 AlO-水纳米流体作为工质,用数值模拟方法对其圆管内层流流体的流动及换热过程进行了可视化研究,在雷诺数 600~1 200 的范围内,分析了不同雷诺数下的流动换热效果及浓度对纳米流体层流传热性能的影响。结果表明:纳米流体中纳米颗粒的加入对流动通道内的速度和温度分布影响较大。随着纳米流体浓度的增加,流体的传热系数增大,换热效果增强,在研究范围内对流换热系数最大可增加 13.9%。相同浓度下随着雷诺数的增加,也有相似的变化趋势。

研究堆用自然循环阀样机实验验证

自然循环阀是研究堆停堆后利用自然循环方式实现堆芯余热排除的重要设备之一。研究堆用自然循环阀采用了特殊本体结构和10.5m长的远传操纵杆,以满足堆用自然循环阀的性能要求。为获得自然循环阀真实的阻力特性,并验证其动作可靠性,在模拟实验回路上对自然循环阀样机的密封性能、水力特性和操作机构可靠性进行了实验验证。结果表明:研究堆用自然循环阀样机性能及其可靠性满足了工程设计要求。

纳米流体核态沸腾换热机理研究

本文介绍纳米流体沸腾换热的最新研究进展,并就本课题组的最新成果展开叙述,基于实验结果建立一系列封闭方程来修正和完善经典壁面热通量分区模型,模拟结果表明:汽化核心密度、气泡脱离直径和纳米流体润湿角是纳米流体换热性能提升的主要原因,所建立的新的汽化核心密度、气泡脱离直径模型预测结果与实验数据吻合较好,证明该模型的可靠性.

滚塑工艺传热模型的研究进展

首先介绍了研究滚塑工艺传热机理的重要性,分段说明了滚塑工艺的传热过程。详细阐述了国内外在建立和发展滚塑工艺传热模型方面的研究进展。然后对现有模型进行分类和比较,并分析了造成其误差的主要原因。最后对未来的研究工作进行了展望。

高温气流中液滴蒸发影响因素的数值研究

建立了液滴蒸发的数学模型,利用数值求解方法,模拟计算高温气流中液滴的蒸发过程,得出液滴的蒸发规律。液滴蒸发速率经历一个先增大后减小的过程,气流温度和气流速度都可加速液滴的蒸发,气流温度可使蒸发速率提高100%以上,而气流速度对蒸发速率的提高幅度不足50%;液滴蒸发的平衡温度只受气流温度的影响,而气流速度、液滴初始温度和液滴初始直径只影响液滴达到平衡温度的时间;气液交换热量随蒸发过程的进行逐渐减小,气流温度升高和气流速度增大,气液交换热量的极大值及其变化率增大,但只有液滴初始温度和液滴初始直径影响气液交换的总热量。

基于多孔介质热/质传递理论的流体—颗粒食品热处理数值模拟研究进展

概述了基于多孔介质热/质传递理论构建数学模型的原理与发展,从蒸发描述、参数测定及定解条件设定等方面分析了多孔介质数学模型开发与应用的关键问题及其研究进展,总结了多孔介质数学模型应用于流体-颗粒食品热处理的优势、挑战与发展前景。

相变回填材料配比对地埋管换热器蓄能传热特性影响研究

在所搭建的相变蓄能型地埋管换热器的数值模型和仿真模型实验台的基础上,考虑扬州地区地下土壤温度条件与相变材料经济性,夏季工况选用混合酸,冬季工况选用油酸。这两种相变材料分别以2∶8、4∶6、6∶4和8∶2的配比作为回填材料共同回填至钻孔内时,对比探究了相变回填材料配比在夏季和冬季工况下一天内运行10h以及夜间停机恢复14h对地埋管换热器蓄能传热特性影响。研究结果表明:混合酸和油酸两种相变材料的物性参数不同,当两者共同回填至钻孔内时,回填材料的综合热物性会发生变化;随着当季起作用的相变回填材料配比含量的增加,能够显著提升钻孔换热量,提升蓄热能力,缓解钻孔外土壤温度的冷热堆积问题,减小热影响范围;选择适合实际工程的配比需要参考实际建筑冷热负荷进行计算。

轴向导热对换热管及壳程圆筒壁温影响的理论分析与数值模拟

通过理论分析和数值计算,分析了换热管和壳程圆筒内轴向导热的影响因素、影响大小和影响范围,得到了换热管横截面上平均轴向温度梯度的估值公式、换热管和筒体轴向导热对主体传热影响的公式,为严格的传热实验研究和工程设计提供了依据.

宽片与窄片组合的翅片管换热器数值模拟与实验研究

基于对传统的7 mm管径翅片管换热器的CFD分析,本文提出了一种新的宽片与窄片组合的翅片管换热器,并对这二种翅片管换热器用CFD软件进行了数值模拟。数值研究结果表明:宽片与窄片组合的翅片管换热器比常规翅片管换热器的空气侧换热性能好,但是它的空气侧压降较低。整机实验结果表明:二者性能几乎相当。

一种家电用小型蒸汽发生器的传热与流动特性模拟及实验研究

针对应用于各类家电中的小型蒸汽发生器的高功耗、易结垢问题,在传统使用腔体型结构上进行了改进,加大换热面积,增强换热系数,使热效率进一步提高,减小能耗。该设计可以规避一般管道型加热方式易产生的水垢阻塞流道导致换热器失效的问题。对改进型蒸汽发生器进行了热力计算及数值模拟,比较了上部进与下部进水两种方式的传热及流动特性。根据模拟结果选用具有更好的传热及流动性能的上部进水方式对增加泡沫金属铜前后的蒸汽发生器进行了实验测试,实验得到改进结构(增加金属泡沫)后蒸汽发生器的热效率可以高达98.92%,较改进前热效率约有5%的提升,改进效果明显。根据热力学原理分析,热效率的提升来自于漏热的减少和电热效率的提高。

微通道蒸发器仿真计算模型与试验分析

分析了微通道蒸发器内制冷剂流动沸腾换热的经验关联式,建立了稳态分布参数和控制单元法的微通道蒸发器数学仿真模型。同时建立不同扁管宽度的微通道蒸发器样机并验证其在不同工况下的传热和压降性能。试验结果表明:微通道蒸发器工作时两相流制冷剂分配不均和冷凝水排除速度慢是造成微通道蒸发器在校核计算时计算值与试验值相差较大的主因。传热试验和修正的仿真模型为今后微通道蒸发器开发计算以及性能优化方面提供了参考。