阵列空气射流传热均匀性问题的数值研究

针对用于飞行器地面降温模拟试验的喷嘴阵列空气射流的传热均匀性问题,开展了数值模拟研究,用以指导相关降温试验装置的设计和试验方案的制定。首先,对降温试验装置建立了相关模型,通过对比发现SST k-ω湍流模型适用于阵列空气射流冷却模拟;进而分别研究了喷嘴数量、喷嘴高度等因素对阵列空气射流传热均匀性的影响规律,分析了其中的原因,并通过正交实验获得了研究范围内传热均匀性最优的参数匹配方案,数值计算出相应的表面对流传热系数h的变异系数为0.201;最后,研究了空气横流对阵列空气射流传热均匀性的影响。发现在最优结构参数下,通过添加挡板将最小横向流动形式改为中等横向流动形式后,试件表面的对流换热系数h变异系数减小了39.7%,试件局部表面传热均匀性得到了大幅的提高。

超薄玻璃物理钢化使用的冲击射流阵列设计与传热性能

针对气浮式超薄玻璃物理钢化加热炉内高效、均匀传热需求,开展低射流高度下带回流孔冲击射流阵列参数化设计研究。建立了三维高温阵列射流冲击传热数值模型,模拟研究了不同设计参数对射流冲击瞬态传热的影响。结果表明,在低射流高度下带回流孔的阵列射流模型中,当雷诺数从2000增加至10000,表面平均努塞尔数增加了243.3%,传热均匀性提高了90.9%;回流孔直径对传热影响显著,回流孔与射流孔直径比值(D_(1)/D)从1增至3,平均努塞尔数先增大后减小,在D_(1)/D=2时,平均传热效果出现转折点,且始终获得了比对应的传统阵列射流更高的平均努塞尔数;回流孔直径越小,回流孔与射流孔处的最大流速差逐渐减小,从而表现出优秀的传热均匀性。此外,减小射流孔间距与直径比值(S/D)改善了传热均匀性,S/D=4和D_(1)/D=1时,相对于相应的传统阵列射流,传热均匀性最大改善了46.24%。研究结果可为高效射流冲击结构设计及应用提供理论基础。

半椭球堵流结构对窄通道流动传热特性的大涡模拟研究

为研究半椭球堵流结构对窄通道内冷却剂流动传热特性的影响,针对高度为窄边宽1/2的半椭球堵流结构开展了大涡模拟,分析了堵流结构下游的时均速度场、湍动能和温度分布,研究了堵流结构附近的流动传热特征。半椭球堵流结构下游流场有显著的三维特性,存在绕流及边界层分离形成的回流区、剪切层、主流区和再发展区等特征区域。结合时均温度场及局部努塞尔数(Nu)的变化规律,研究了堵流结构对窄通道传热的影响机制。分析发现,半椭球底面侧壁面附近回流区及其顶部壁面再发展区内,由于热流体聚集,缺乏主流低温流体冲扫,出现局部Nu极小值和局部高温。总体上看,半椭球堵流结构对窄通道速度场和温度场的展向影响范围为5倍半椭球长半轴范围。

金属复材模具复杂曲面模板精确预成型工艺技术研究

本文系统介绍了金属复材模具复杂曲面模板精确预成型的各种工艺方法,详细介绍了每种工艺方法的优缺点、对应的关键技术及适用对象举例。目的是通过优质、快速、低成本的工艺方法解决金属复材模具复杂曲面模板精确成型并确保气密性和传热均匀性的难题,为长期、稳定生产精密复材零件提供可靠的复材模具。

装配式建筑外墙传热特征测试研究

装配式建筑外墙采用不同于传统建造的拼接方式,大量存在的拼接缝是否会对外墙传热产生显著影响?为探索该问题,以预制夹心保温墙体为研究对象,对1栋装配式建筑和1栋传统砖混建筑外墙传热进行了对比测试,提出以温度及热流变化率来评价装配式墙体传热的特征,并使用FLUENT对外墙传热进行了模拟分析。结果表明,装配式建筑外墙传热受接缝影响显著,墙体温度和热流均呈现明显的不均匀特征,而传统砖混建筑外墙传热较均匀;装配式建筑外墙在接缝两侧温度变化率约为传统砖混建筑的7.4倍,热流变化率约为传统砖混建筑的4.9倍;装配式建筑由于拼缝而产生的不均匀传热普遍存在。装配式建筑外墙传热特征影响着外墙的热工计算,对墙体传热进行研究有助于找到合适的热工计算方法从而更好对外墙性能进行热工设计。