超临界压力下二氧化碳在水平管内传热异常特性研究

运用FLUENT软件对超临界压力下CO_(2)在直径4 mm、管长1 000 mm水平管内的传热过程开展数值研究。首先分析了热流密度对传热的影响,发现在质量流量140 kg/(m^(2)·s)条件下,上下母线将产生较大壁温差,使传热行为具有异常特性;其次对比和评价了2种浮升力准则,分析了压力对浮升力的影响;最后通过典型截面物性分布揭示了水平管上下母线不同的传热机理。结果表明:热流密度越大,传热恶化现象越明显,浮升力效应越强;BP判别式能更好地预测上述工况下的浮升力分布,且壁温差大小可反映浮升力的强弱;增大压力可使CO_(2)的物性变化更加平缓,浮升力效应随着压力增大而减弱。

建筑传热异常部位结露校核的计算方法和结构设计

根据建筑围护结构的构造方式,文章采用计算的方法,校核建筑物传热异常部位是否会产生结露现象,为建筑构造在传热异常部位是否要进行保温处理提供一个理论依据。

竖直上升管内超临界CO_(2)异常传热机理研究

[目的]小通道内的换热已被广泛应用于核反应堆与航天发动机冷却等方面。为保证该系统内热力装置安全、高效运行,需系统、深入研究超临界CO_(2)的传热规律与异常传热机理。[方法]通过CFD数值模拟,对不同质量流速下内径为2 mm的竖直上升管中超临界CO_(2)的换热随热流密度与压力的变化规律展开研究,并对传热强化与传热恶化工况下不同截面处径向物性参数的变化规律进行研究,深入分析异常传热机理。[结果]研究结果表明,当质量流速为500~1000 kg/(㎡·s)时,随着热流密度的升高,超临界CO_(2)由传热强化转变为传热恶化,且在传热恶化工况下,随着热流密度的升高,超临界CO_(2)传热恢复区的换热系数峰值有所降低,直至消失;随着运行压力的升高,超临界CO_(2)的异常传热程度均被削弱。通过机理分析发现,在传热强化工况下,超临界CO_(2)的换热在拟临界点附近达到最强,其主要原因在于管截面上大比热容区流体的份额显著增加;在传热恶化工况下,壁温峰值对应的截面处速度呈“M”型分布,拐点处速度梯度降为0,湍动能也降到最低,导致传热能力变弱。[结论]研究结果对于改善小通道内超临界CO_(2)的传热性能具有一定的指导意义。

水平管内低质量流量超临界二氧化碳异常传热行为研究

研究了水平管内低质量流量超临界二氧化碳(S-CO_(2))异常传热行为,采用Fluent软件模拟了水平管内低质量流量条件下S-CO_(2)传热过程,分析了加热和冷却条件的异常传热行为和热流密度对传热影响。结果表明:热边界条件为压力8 MPa、质量流率200 kg/(m^(2)·s)、热值比q/G=0.2 kJ/kg时,S-CO_(2)管内流动冷却过程中上、下壁面温度均沿程降低,在S-CO_(2)主流温度达到拟临界温度时,距离入口551.0 mm处上壁面换热系数出现突变峰值,该处传热强化;S-CO_(2)管内流动加热过程中上壁面温度均先沿程升高,而后下降至395 K后缓慢上升,下壁面温度短暂降温后缓慢升温,距离入口69.5 mm处上壁面传热系数出现谷值,该处传热恶化;热流密度的增大使加热条件下换热恶化程度加剧,但对冷却换热并无明显影响。由此可见,特征截面的热物性分布是导致出现不同换热行为的主要原因。最后,基于低质量流量条件、热物性及浮升力影响,构建了预测超临界强化传热关联式,为超临界流体换热设备的设计与运行优化提供理论指导。

涡流发生器对超临界CO_2传热和流阻性能影响的数值模拟研究

采用数值模拟方法,对布置有不同结构参数小尺度涡流发生器的矩形槽道内超临界流体的传热特性进行了研究。分析了涡流发生器所诱导的纵向涡对超临界流体传热影响的内在机理。结果表明,斜截半椭圆柱涡流发生器对超临界CO_2传热恶化现象具有明显的抑制效果,而对于超临界CO_2非传热恶化现象的影响并不明显。超临界CO_2发生传热恶化现象时,涡流发生器下游的局部壁面剪切应力与传热系数的变化趋势相同,传热恶化现象会造成壁面剪切应力显著增大。研究还发现,涡流发生器的结构参数对于超临界流体传热现象存在明显影响。

超临界压力甲烷异常传热行为的机理研究

本文对水平管道内超临界压力下甲烷的流动与传热过程进行了数值模拟,得到了5MPa下质量流率范围为200~400 kg/(m^2·s),热流密度范围为100~400 kW/m^2工况下的传热规律。提出了以热质比r(热流密度与质量流率的比值)为判据来预测异常传热行为(传热强化和传热恶化相继发生):在r>0.5 kJ/kg工况下,传热出现异常行为;在r≤0.5 kJ/kg工况范围内,异常传热行为消失,换热系数沿程呈下降趋势。在此基础上,对典型传热工况进行了深入的机理分析。结果表明:二次环流涡心的偏移是传热异常的主要原因,环流涡心向管壁偏移可使边界层减薄从而强化传热,环流涡心向轴线偏移则使边界层增厚、发生"湍流层流化",从而恶化传热;湍动能的增大是换热系数增大、换热进入恢复区的主要原因,随着二次环流减弱换热进入正常传热阶段。

超临界压力甲烷异常传热行为的机理研究

本文对水平管道内超临界压力下甲烷的流动与传热过程进行了数值模拟,得到了5 MPa下质量流率范围为200~400 kg/(m^2·s),热流密度范围为100~400 kW/m^2工况下的传热规律。提出了以热质比r(热流密度与质量流率的比值)为判据来预测异常传热行为(传热强化和传热恶化相继发生):在r>0.5 kJ/kg工况下,传热出现异常行为;在r≤0.5 kJ/kg工况范围内,异常传热行为消失,换热系数沿程呈下降趋势。在此基础上,对典型传热工况进行了深入的机理分析。结果表明:二次环流涡心的偏移是传热异常的主要原因,环流涡心向管壁偏移可使边界层减薄从而强化传热,环流涡心向轴线偏移则使边界层增厚、发生“湍流层流化”,从而恶化传热;湍动能的增大是换热系数增大、换热进入恢复区的主要原因,随着二次环流减弱换热进入正常传热阶段。

Traditional El Nio and El Ni o Modoki Revisited:Is El Nio Modoki Linearly Independent of Traditional El Nio?

The present study revisited the first two leading modes of tropical Pacific sea surface temperature anomalies （SSTA） during the period of 1979-2008. It is suggested that the so-called El Nino Modoki, which is captured by the second mode, exists objectively and exhibits obvious differences from traditional El Nifio, which is captured by the first mode, in terms of its spatial characteristics. Furthermore, the authors found that El Nino Modoki is linearly independent of traditional El Nino; hence, it cannot be described as part of the traditional El Nino evolution, and vice versa.