射流管插入深度对螺旋通道传热性能的影响

为了揭示射流管插入深度对螺旋通道传热性能的影响规律,采用数值模拟方法对不同相对插入深度(δ=0~0.625)下通道内流场特性和强化换热特性进行了分析。结果表明:随着δ的增大,射流核心区到达外壁面的距离变短,在射流入射位置处射流管两侧的二次涡范围扩大,流体对上下壁面的冲击作用增强;上、下传热壁面的局部努赛尔数Nu_(c)随着δ的变化规律基本相同,最佳传热位置(Nu_(c)最大的位置)随着δ的增大向外壁面靠拢;内壁面的Nu_(c)在射流管壁内侧范围随着δ的增大而减小,在外侧范围随着δ的增大而增大;射流管插入深度增加对螺旋通道外壁面传热性能提高的效果最为明显;截面努赛尔数Nu_(θ)随着螺旋角度γ的增大呈现3个变化区域,即入口区域、射流影响区域和出口区域,其中入口区域和出口区域的Nu_(θ)随着γ的变化保持稳定,但出口区域的Nu_(θ)比入口区域高19%左右,Nu_(θ)最大值位于射流入射点下游5°左右的位置;在螺旋角度γ=-15°~45°的范围内射流对传热的影响最大,传热的影响范围基本与射流管的插入深度无关;综合换热评价指标(PEC)随着δ的增加呈现先增大后减小的变化规律,δ=0.250是螺旋通道最佳的综合传热性能结构参数。

液氧甲烷变推力发动机螺旋槽再生冷却传热特性研究

为探究宽工况范围下螺旋槽再生冷却的传热特性,基于微小通道内低温工质的相变传热模型,采用一维传热计算方法,对5 kN级液氧甲烷变推力发动机开展了螺旋槽再生冷却传热特性研究。结果表明:本文所采用的传热计算模型可用于传热预估,与试验结果相比,冷却剂温升误差为4.3%,压降误差为1.1%,喉部处外壁温误差为-11%,在工程计算可接受范围内;相比于直槽,螺旋槽再生冷却能有效降低燃气侧壁温,同时,在宽范围变推力条件下,实际功率水平越低,冷却剂温升、压降越小,喉部燃气侧壁温越低,但“传热恶化区”内的壁温最大值反而越高,当发动机推力由额定工况的75%调整至20%时,燃气侧壁温的最大值由1 351 K增大至1 399 K;综合考虑壁面温度及冷却剂的压力损失,本文对冷却通道开展优化设计,对比四种冷却通道方案的传热性能,其中,方案4为最优方案,20%额定功率水平工况时,冷却剂温升为491 K,压降为0.34 MPa,燃气侧壁温最大值也仅为1 297 K,较初始设计方案降低了102 K,远低于材料的极限温度。

轮毂电机螺旋通道流动沸腾散热的应用与分析

为应对分布驱动式纯电动汽车轮毂电机的温升问题,文章采用了一种新型的螺旋通道流动沸腾散热的方式进行散热,并运用Fluent软件对其散热特性进行了仿真分析。选取10 kW的永磁同步轮毂电机作为研究对象,根据轮毂电机在峰值工况下的运行情况,对冷却液为R134a的螺旋通道流动沸腾散热与水冷散热进行有限元仿真分析,以流速和沸点为变量,对螺旋通道流动沸腾散热特性进行研究。研究结果表明,螺旋通道流动沸腾散热效果与流速呈正相关,与沸点呈负相关的关系,当R134a的沸点控制在8℃时,螺旋通道流动沸腾散热效果要优于水冷散热,并且这种优势随着流速的增加变得更加明显。因此,采用新型散热方式对降低轮毂电机温度、提高轮毂电机性能有着重要意义。

纵向肋强化波纹螺旋通道流动与传热性能

螺旋通道换热器广泛应用于农业工程领域,为了进一步提升螺旋通道的传热性能,该研究提出了一种带纵向肋的矩形截面波纹螺旋通道,数值研究了波纹数和纵向肋几何参数对通道内流体流动与传热性能的影响。结果表明:增加波纹螺旋通道的波纹数,使得通道在层流状态下产生了多涡结构,增加了通道的综合换热性能。在雷诺数Re=750,波纹数n=18时,相比于光滑螺旋通道,波纹螺旋通道内综合换热评价指标最高增加了27.66%。在此基础上,在通道内增加纵向肋,通过数值模拟观察到纵向肋诱导产生了纵向涡。在纵向肋高度不变的情况下,随着纵向肋宽度的增加,通道的综合换热评价指标存在最大值。当Re=250,肋宽为1/3通道宽度,肋高为1/16通道高度时,相比于波纹螺旋通道,纵向肋波纹螺旋通道的综合换热评价指标最高为1.157。在纵向肋宽度一定的情况下,增加纵向肋高度使通道的综合换热评价指标呈现先增大后减小的趋势。研究结果可为纵向肋波纹螺旋通道的设计及优化提供参考。

注塑模具螺旋式随形水路快速设计技术

针对目前注塑模具螺旋式随形水路设计过程复杂耗时且易出错的弊端,根据螺旋式结构的特点,结合水路设计经验提出了一种随形水路自动生成方法。该方法首先基于最小包围盒技术根据模具型芯大小生成辅助螺旋线,通过将螺旋线投影至模具型面的偏置面上,从而得到参考轨迹线。其次对参考轨迹线进行排序,并采用增量弧长法自动生成控制点,计算并比较参考轨迹线的首尾控制点至进出水口坐标点的距离,从而按照随形水路生长方向对所有控制点进行排序。最后调用样条曲线函数,按照顺序串起所有控制点生成轨迹线,沿轨迹线扫描形成冷却管道。以NX软件为平台,二次开发了随形水路自动设计模块与NX无缝衔接,实现了提出的全部算法。实例验证表明,该方法大幅度缩短了设计时间,减轻了设计人员的工作负担,提高了随形水路的设计效率和质量,具有一定的应用价值。

新能源汽车驱动电机水道优化设计

新能源汽车水冷驱动电机功率密度受冷却效果影响较大,通过电机冷却水道优化,分析电机全域温度场,可以显著降低电机温升,从而提升电机竞争力。

射流冲击纳米流体对半圆形螺旋通道传热特性的影响

为提高管式反应器外半圆形螺旋通道的换热效果,在传统螺旋通道壁面上设置了射流入口,采用三种纳米流体(CuO-H_(2)O、Al_(2)O_(3)-H_(2)O和TiO_(2)-H_(2)O)作为传热流体,基于Mixture混合模型探究了不同纳米流体在不同Re=10000~36000、不同射速比下对半圆形螺旋通道换热和流动特性的影响规律,并利用传热强化因子PECj0和PECj分别评价了半圆形螺旋通道增加射流前后的综合强化传热性能。研究结果表明:在射速比ε=0~5时,Al_(2)O_(3)-H_(2)O纳米流体的压降最大,CuO-H_(2)O纳米流体的压降最小。在ε=0时Al_(2)O_(3)-H_(2)O纳米流体的传热效果最好,其平均Nu数是H_(2)O的1.31倍。与ε=0相比,在ε=1~5工况下,螺旋通道平均Num最高提升了52.01%。随着射速比的增加湍动能越大,射流与主流混合效果越好。各射速比工况下射流冲击的影响范围为0°≤θj≤50°,在ε=3时,螺旋通道产生三涡结构。PECj0随Re先增加后降低,在Re=20173时取得最大值,PECj随射速比的增大而增大。综合对比,射流冲击Al_(2)O_(3)-H_(2)O纳米流体对螺旋通道传热提升效果最佳。

CuO-H_(2)O纳米流体对半圆形螺旋通道内湍流传热特性分析

基于Mixture模型模拟了半圆形螺旋通道内CuO-H_(2)O纳米流体的传热特性,在雷诺数Re=9000~20000范围内,分析了不同纳米流体体积分数(φ=0.1%~2%)下的螺旋通道传热特性,并利用传热强化因子PEC和协同数Fc评价了半圆形螺旋通道的综合强化传热性能。研究结果表明:在纯水中添加CuO纳米颗粒能够提升流体的导热能力,从而提高流体的传热效果,与纯水相比平均努赛尔数Nu最高可提升7.06%;当纳米流体体积分数φ≤1.0%时,平均努赛尔数Nu随着体积分数φ的增大而提高,而当φ>1.0%时,Nu随着体积分数φ的增大而降低;在所研究的雷诺数范围内,系统压降均随着体积分数φ的增加而增大,但增加相对幅度较小,最高体积分数压降相比最低体积分数增幅小于4.17%;沿螺旋通道主流流动方向,截面努赛尔数Nuc逐渐降低,降幅最大为8.17%;随体积分数φ的增加,PEC和Fc呈现先增大后降低的变化规律,φ=1.0%时,PEC和Fc取得最大值。

动态精准定位软件辅助软通道引流技术在高血压脑出血中的应用效果观察

目的观察动态精准定位软件辅助软通道引流技术在高血压脑出血(HICH)中的应用效果。方法选择2020年1月至2022年1月大庆油田总医院收治的254例HICH患者的临床资料。根据颅内血肿定位方法分为对照组(124例,采用传统手术穿刺方法)和观察组(130例,采用钻孔定位软件辅助下穿刺方法)。比较两组临床疗效、拔管时间、住院时间,以及血肿量、中国脑卒中临床神经功能缺损程度评分量表(CSS)评分、巴氏指数(BI)评分、格拉斯哥预后评分(GOS)变化。记录两组并发症发生情况。结果观察组临床总有效率显著高于对照组(93.08%vs 81.45%;P<0.05)。观察组拔管时间、住院时间短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。在术后1 d和2 d,观察组血肿量均显著小于对照组(P<0.05)。在治疗后,两组CSS评分均较治疗前降低,BI评分较治疗前升高,差异有统计学意义(P<0.05),且观察组CSS评分较对照组更低,BI评分较对照组更高,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组GOS高于对照组,肺部感染发生率低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论动态精准定位软件辅助软通道引流技术有助于血肿快速引流,促进患者术后神经功能恢复,提高临床疗效。

用于快速分离血浆的阶梯型螺旋微流道

为解决传统血液处理方法如离心和过滤等存在处理时间、分离纯度、堵塞性等方面限制的问题,设计一种高通量惯性微流控芯片,该芯片由阶梯型螺旋流道组成,可用于高浓度血浆分离.首先,采用COMSOL Multiphysics软件的层流和粒子追踪模块仿真研究阶梯型螺旋流道中粒子的聚焦特性.然后,通过实验研究了不同流量下聚苯乙烯粒子在流道中的惯性聚焦行为.最后,基于粒子聚焦实验结果,选择了一种优化结构的阶梯型螺旋流道,以用于不同浓度血液中血浆的分离应用.实验发现,在最优流量1.5 mL/min时,血细胞容积为0.9%和2.25%的血样中血细胞移除率分别达到(99.72±0.13)%和(99.44±0.17)%.当血细胞容积高达4.5%和9.0%时,该阶梯型螺旋流道仍然具有(97.02±0.56)%和(92.92±1.53)%的血细胞移除率.实验结果表明,阶梯型螺旋流道可以从高浓度血样中高效分离血浆.

长引水道高水头电站不同负荷条件甩荷对蜗壳压力的影响研究

为研究采用集中供水布置型式的长引水道高水头电站蜗壳进口端内水压力极值工况及其内在影响机理,在相同上下游水位的前提下,以有压输水系统瞬变流分析的特征线法(MOC)为基础,融合跟踪机组运行轨迹的单纯形寻优法以及系统状态方程,对单台和两台机组在不同负荷时的甩荷工况进行过渡过程数值模拟计算。结果表明:单机、两机以20%额定功率运行甩荷后易发生首相水锤,为蜗壳进口断面内水压力的极值工况。蜗壳进口端内水压力极值出现在导叶小开度运行时甩部分负荷的工况。蜗壳进口断面内水压力初始值和极值大小与机组负荷相关,机组初始出力越少,引水系统中水头损失越小,蜗壳进口端初始压力越高,甩荷后该断面内水压力值越高,且部分负荷运行甩荷后压力衰减速度越慢。机组运行方式对蜗壳进口端内水压力值及峰值出现时间有一定影响。研究成果可为同类型水电站的设计和运行维护工作提供参考。

不同泄槽弯道对溢洪道侧槽螺旋流的影响分析

对于侧槽溢洪道而言,尽管可通过在其下游侧设置调整段以平顺水流,但难以完全避免其横轴螺旋流对泄槽水流流态的干扰。通过数值模拟,研究泄槽转弯段的弯道环流对侧槽横轴螺旋流的影响。结果表明,弯道环流和螺旋流方向一致(转弯角度14.505°)时,弯道内流线从凹岸向凸岸斜向翻卷,流速叠加明显,环流强度加剧,弯道出口断面横向流速达3.29 m/s、出口水面高差已达1.140 m(左低右高);弯道环流和螺旋流方向相反(转弯角度-5°)时,弯道内水流基本表现为从两侧往轴线方向翻卷后向下游流动,环流现象几乎消失,弯道出口断面横向流速下降为-0.19 m/s、出口水面高差降低至-0.467 m(左高右低)。由此可见,可以在泄槽设置弯道改善上游侧槽螺旋流的紊动情况。

宽通道板式换热器和螺旋板式换热器的比选及防腐蚀

介绍了宽通道板式换热器和螺旋板式换热器的结构和特点,并对二者进行了比较。宽通道板式换热器适用于高流速和低黏度的液体介质,具有较低的压力降;螺旋板式换热器适用于高黏度介质和气体,具有更高的传热效率,但压力降也相对较高。在选择适合的换热器时,需考虑以下几点:介质的特性、流量、压力降限制以及所需的传热效率。简述了几种现有的换热器表面防腐处理技术及换热器的常规选材。为达到环保、低成本和高效防腐的目的,综合各技术的优点,扬长避短,同时使用多种防腐技术是首选方法。

刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的合理参数研究

为充分发挥刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的优势,分析了刻槽钻杆螺旋槽宽度、深度、螺距的变化对排渣效果的影响情况。建立Ф50刻槽钻杆煤层钻孔三维模型,对不同参数的刻槽钻杆在钻孔内的排渣情况进行数值模拟。研究结果表明:螺旋槽宽度为12 mm,深度为1.1 mm,螺距为76 mm,排渣效果最优;通过突出煤层钻进工业性试验,钻进深度平均提高36.2%,钻进效率提高41.5%,且刻槽钻杆表面温差较小。

CFD分析车用电机螺旋水路的散热特性

车用驱动电机的合理冷却方式至关重要,直接影响电动汽车的运行稳定性。针对冷却方式中螺旋型水路进行详细的计算流体动力学(CFD)分析。在进水面积相同的条件下,针对方形截面的长宽比值不同进行分析,从流体流动迹线、散热系数、水泵功率、温度分布等多方面综合比较,总结散热特性规律为螺旋型冷却流体研究提供依据。通过有限元法(FEM)对螺旋水路的永磁电机进行温度场耦合分析,仿真给出电机整体温度场分布。最后,应用红外热成像仪测试样机机壳的温度分布,验证FEM温度场分布的一致性,并通过监测绕组端部PT100温度,验证FEM仿真温度场精度,保证整车运行可靠性,为车用电机冷却散热的研究提供一些参考依据。

三相交流螺旋通道磁流体推进器

本文提出一种新型交流磁流体推进器结构—三相交流螺旋通道磁流体推进器。在给定磁场边界条件的情况下,分析了螺旋通道区域的磁场的分布。在此基础上,推导了推进器的电磁力、电磁功率、电磁效率与各参量的关系式。最后论述了这种结构的推进器与已经提出的交流磁流体推进器相比所具有的优点。

带边界约束叶片的螺旋加工轨迹规划

通过采用通道加工原理实现的螺旋加工方法成功解决了叶片螺旋加工中刀具与叶片橼板之间的干涉问题,讨论了确定走刀步长的保证条件,求证出相邻两刀具切触点法矢夹角与刀轴摆角之间的关系。结果表明,采用提出的方法能够有效解决叶根处的干涉问题,为提高叶片的加工效率找到了一种新的解决方案。

螺旋槽流道微泵的数值模拟方法分析

分别在无滑移边界条件和滑移边界条件下,采用不同的双方程湍流模型以及层流模型对微型泵内部流动进行数值模拟,研究适合微型泵的计算模型和边界条件.分别使用了3种湍流模型(标准k-,εRNGk-,εRealizablek-ε)和层流模型进行了数值模拟,通过对流场的速度分布和压力分布的分析发现:与无滑移壁面条件的模拟结果比较,滑移壁面条件时速度分布比较均匀,但两者压力分布趋势相同.在压力与流量间的性能曲线方面,计算结果和试验结果的比较表明,在无滑移壁面边界条件时,各种模型的计算结果与试验结果总体相差很大,同时,层流模型的计算结果较好;而在滑移壁面边界条件时,所有模型的计算结果与试验结果的误差都很小,同时,标准k-ε湍流模型和RNGk-ε湍流模型的计算结果总体要比使用层流模型稍好一些,并且当泵在高转速下趋势更明显.

永磁同步电机的冷却结构优化设计及温度场仿真

根据电动汽车用高功率密度永磁同步电机螺旋水路的结构特点,分析了进出水管布置方式对压力损失的影响,结果表明进出水管切向于水路方式比进出水管法向于水路的压降降低了10.7%。对改变水槽和隔板尺寸的水冷机座进行散热能力与压力损失的仿真计算,通过压降、表面散热系数与散热面积的综合分析,机座水路结构以水槽宽度30 mm、隔板宽度5 mm的方案最佳。基于选定的螺旋水路结构,对电机的流场和温度场进行耦合仿真计算,通过仿真结果与试验数据的对比,验证了电机冷却结构设计的合理性与仿真结果的准确性。

内螺旋道式旋流器流场特征及分离性能

针对传统旋流器分级效率低的问题,提出一种内螺旋道旋流器,利用CFD软件进行数值模拟,研究了内螺旋道结构尺寸对旋流器内部流场规律的影响,并通过试验将内螺旋道旋流器与常规旋流器进行了对比验证,模拟结果表明:内螺旋道旋流器的流场静压及轴向速度降低,能量损失减少,颗粒在旋流器内部流场的停留时间增加,切向速度增大,分离效果增强。对比试验结果表明,对-10μm颗粒,内螺旋道旋流器的综合分级效率较之常规旋流器提高了4.09%,分级效果更好。