小管径管翅式换热器空气侧的强化传热特征

对5mm小管径三角翼翅片的流动和传热特性进行计算研究,讨论和分析了三角翼纵向涡发生器对流动与传热的影响以及其强化传热机理。计算结果显示流场呈现出三个显著的特征:翅片上下的空气通过冲孔相互流通,三角翼后形成了一个明显的纵向涡,后部有明显的横向流动。在所研究的Re范围内,三角翼翅片的传热能力增大70%～80%,综合性能提高19%～38%。同时,平均场协同角减小,这说明三角翼纵向涡发生器改善了温度场和速度场的协同性,从而提高了翅片的传热性能。

复合材料身管烧蚀与寿命问题的研究

借助膛内存在的包含气流对身管摩擦和传热的不稳定准一维流,以及复合材料身管管壁内的径向热传导关系,运用MacCormack有限差分格式,计算了武器连发时对流传热引起的复合材料身管膛壁的峰值温度和整个复合材料身管的温度场,并由此估算因热原因引起的复合材料身管的烧蚀量,从而进一步预测其寿命。并且结合了多个设计方案对复合材料身管的烧蚀和寿命预测进行了对比研究,为复合材料身管的综合设计提供了重要的参考价值。

高雷诺数下双圆柱绕流诱发振动的数值模拟

基于表面涡方法研究了不同间隙比及归一化阻尼参数下,串列和并列双圆柱的流体诱导振动问题,并计算了圆柱的振动响应、流体力、振动频率等.结果表明:圆柱为刚性时的计算模拟结果与相关文献的实验结果吻合良好;在文中的研究条件下,串列双弹性圆柱具有屏蔽流的特征,涡脱落频率比刚性圆柱的大,其值主要取决于归一化阻尼而非间隙比;流体从并列双弹性圆柱分离的涡是对称的,与并列双刚性圆柱相比其平均力系数略小,但由于流体诱导振动造成的脉动力系数较大,故流体诱导振动对并列圆柱的动态响应有重要的影响.研究结果为亚临界雷诺数范围内热交换器管束的复杂流体诱导振动等问题提供了一种可能的计算方法.

复杂外形跨大气层飞行器模型气动热试验研究

针对复杂外形跨大气层飞行器,在2m激波风洞中开展了气动热试验研究,试验条件为:M∞≈10,迎角α=0°,10°,20°,30°,40°。通过试验给出了飞行器模型表面沿迎风中心线、背风中心线、机身四个截面、机翼上下表面、翼前缘、尾翼表面的热流分布试验结果。同时,发展了有限体积法的三维可压缩N-S方程解算器,建立了气动热数值计算方法,并根据风洞试验条件进行了气动热数值计算,与试验结果进行了分析比较。综合试验和数值计算结果,对跨大气层飞行器的气动热特性进行了分析研究,给出了表面热流的分布特征和随迎角的变化规律。

空气冷却器空气侧百叶窗翅片强化传热性能研究

对跨临界CO2空调系统中空气冷却器空气侧的百叶窗翅片建立流固耦合的三维模型并进行数值模拟,结果表明传热和阻力特性与实验关联式吻合较好;开发新型弧形百叶窗翅片,并对不同窗翅角度和弧度的弧形百叶窗翅片进行数值分析,发现新型弧形百叶窗翅片的换热特性与压降特性较一般的百叶窗翅片都有增加,平均表面传热系数增加幅度高达9.47%,平均压降增加最大幅度为3.2%,可见新型弧形百叶窗翅片传热元件具有良好的综合传热性能。

对流边界条件下竖板降膜除湿过程中传热传质的数值模拟

针对竖板降膜(层流)溶液除湿空调系统,建立了溶液降膜过程传热传质的数学模型,给出了对流换热边界条件下过程的数值解。模拟了三种不同冷却条件下的降膜除湿过程。结果表明,当对流换热系数较小时,与绝热边界有相似的发展趋势;而当对流换热系数较大时,则接近于等温条件下的规律。同时,模拟结果还给出了不同的无量纲吸收热λv和刘易斯Le对降膜内Nusselt数和Sherwood数的影响,表明无量纲吸收热的改变不影响Nu数和Sh数在流动方向上的最终渐近值。

青藏高原典型多年冻土区的一维水热过程模拟研究

了解多年冻土内部的水热过程对寒区工程规划和建设的辅助决策具有重要意义.冻土的水分迁移与温度变化密切相关,然而传统的经验模型局限性大,对水热物理过程考虑不足;陆面过程模型所需的驱动数据多且很难准确模拟深层土温,尽管数值模型在工程上应用的比较多,但很少应用到冻土的演化过程中.基于非饱和土壤渗流和热传导理论,实现了冻土水分场与温度场的水热耦合数值模拟.以唐古拉综合观测场为例,将数值模拟结果与观测数据进行对比,验证水热耦合数值模拟的有效性.结果表明:模型对土壤温度模拟效果较好,15 m以上R^2在0.88以上,RMSE在1℃以内;水分模拟尚可,但仍存在一定误差,R^2在0.7以上,RMSE在7.65%以内.模拟的活动层厚度约3.6 m,年平均地温所在的深度约为15 m,与实测值基本一致.该水热耦合模型可用于研究多年冻土区土壤水热变化规律.

浸没燃烧式气化器换热管内跨临界液化天然气的传热特性

浸没燃烧式气化器(SCV)换热热阻主要存在于换热管内部,研究管内跨临界液化天然气(LNG)传热特性对提高设备整体的换热效率具有重要意义。本文建立了能够描述换热管内跨临界LNG流动与传热过程的数值计算模型,分析了换热管内LNG的传热规律,获得了入口速度、入口压力和壁面热通量对局部传热系数的影响规律,提出了适用于预测管内跨临界LNG传热特性的量纲为1关联式。结果表明,沿着LNG流动方向,局部流体传热系数先增大后减小,且最大值出现在拟临界温度附近,超临界条件下LNG热物性剧烈变化是引起强化传热的主要原因;在一定范围内,提高入口速度可以有效地强化流体传热能力,局部流体传热系数的最大值主要取决于入口压力,增加壁面热通量会缩短局部流体传热系数达到最大值所需的时间;提出的量纲为1传热关联式平均绝对相对误差为6.53%,且预测值落在±25%相对误差范围内的比例为99.42%。该研究成果可为掌握SCV设计方法和高效运行技术提供参考。

螺旋管强化传热的CFD模拟与优化

在长度500mm的螺旋管中,采用计算流体动力学(CFD)技术对椭圆形螺旋管、圆形螺旋管和旋转角螺旋管的传热性能进行了模拟计算。计算结果表明,旋转角螺旋管具有较好的传热性能。在旋转角螺旋管中有0°、15°、30°、45°、60°5种不同的旋转角结构,其中以30°旋转角螺旋管的传热性能最好。以30°旋转角螺旋结构为基础,模拟了24°、26°、28°、32°、34°、36°等不同的旋转角螺旋结构,得到32°旋转角螺旋结构为最优,该结构螺旋管的出口温度比椭圆形螺旋管提高了19.50%,比0°旋转角螺旋管提高了11.68%。同时通过对椭圆形螺旋结构、圆形螺旋结构和32°旋转角螺旋结构进行压力和速度模拟,计算结果显示32°旋转角螺旋结构有更佳的压力分布和速度分布。

基于换热单元非均匀流动的换热器整体等效计算方法研究

为了解决因翅片与换热器整体尺寸跨度较大、新型换热器设计过程中缺乏试验数据而难以进行换热器整体性能模拟预测的问题,提出了一种基于换热单元非均匀流动的油冷器等效计算方法。该方法利用油冷器单元模型进行数值模拟,从中提取出换热单元的流动与换热特性参数,将该参数代入简化为多孔介质的油冷器整体模型中进行等效计算。结果表明,该方法在大范围内获得与试验数值相一致的结果,换热功率平均误差在试验工况范围内为3.5%。此外,等效计算换热的准确性受到换热参数拟合精度的影响,该影响可通过增加单元换热模拟工况点得到改善。

盆地烃类运移数值模拟在塔北地区的应用

本文以含油气盆地石油地质过程的物理本质为基础，给出了运移数值模拟系统的三个主要方程，即超压方程，传热方程，含水饱和度方程，阐述了模拟的原理及数学解算，运用所建立的二维二相运移模拟系统实际计算了塔北地区若干条地震测线剖面，获得了盆地中地层流体超压、含水饱和度及流速矢量的动态演化信息，结合实际地质情况讨论了烃类的运聚规律。