立式径向流吸附器流动特性的数值模拟研究

通过Fluent软件和响应面方法研究了吸附和解吸两种工况下了吸附器结构参数与吸附器性能之间的函数影响关系,并得到了它们的拟合关联式。吸附工况下压降和流动均匀度拟合关联式与原数据的拟合度分别为89.4%和95.6%,解吸工况下压降和流动均匀度拟合关联式与原数据的拟合度分别为96.2%和87.4%。在结构参数变化范围内,拟合关联式具有较高的可靠性,能够为立式径向流吸附器的设计与制造提供参考。

塔式太阳能吸热器不同方位高空风速模拟计算及影响分析

吸热器作为塔式光热电站的核心设备,其安全高效运行对电站的可靠性与经济性有重要影响。吸热器安装于吸热塔顶部,外部环境气象因素尤其是风速特性直接关系着吸热器及聚光集热系统运行控制策略的制定。采用数值模拟的方法研究了高空塔式吸热器在不同方位的风速特性,得出了管屏表面风速大小随环境风速与风向变化的趋势,拟合了不同方位管屏风速计算关联式并详细约定了计算风向取值。研究结果对吸热器管屏热损失的精确计算、效率的准确评估以及吸热器的安全可靠运行具有重要的指导意义。

双切向环流憋压式气体分布器流动特性的数值模拟

通过FLUENT软件和响应面法研究精馏塔下塔内气体分布器结构参数对其性能的影响,并得到气体分布器尺寸参数与其性能之间的函数影响关系。拟合得到的不均匀度和压降的预测关联式的拟合优度分别为0.988和0.992,两个关联式预测性能良好。

空调用5mm管翅式管换热器的翅片设计与实验研究

本研究基于CFD模拟的方法设计了适用于5mm管翅式换热器的翅片结构。根据设计结果,对11个5mm管翅式换热器进行了实验测试,并根据所得实验数据,开发了能够预测5mm管翅式换热器的关联式。实验结果表明:换热量随翅片间距的增加而减小,且比7mm管或更大管径换热器更明显;翅片底部出现水桥,而在7mm管或者更大管径换热器中不曾出现。根据实验数据开发的预测5mm翅片管换热器换热性能的j因子关联式,误差在±20%以内。

管内组合转子转动特性实验

管内组合转子的转动特性是研究其强化传热及防垢阻垢特性的重要基础。为此,本文搭建转速测定实验台,采用光电式转速测定装置对螺旋两叶片转子、大导程螺旋两叶片转子、小外径螺旋两叶片转子及螺旋三叶片转子在管内不同流量条件下以及不同轴向位置处的转速进行了测量,分析了转子的转动特性。测量结果表明:转子转速是由转子在管内所处轴向位置、管内流量、转子的导程、转子的外径以及转子的叶片数等因素共同决定的;转子转速均随管内流量的增加而增加,而且近似地呈线性变化;转子转速均沿管轴向的深入而递减;转子导程越大,转子转速越低;转子外径越小,转子转速越低;转子叶片数的增多只能在管前端很小的范围内使转速增大。最后,获得了4种转子在管内不同流量条件下以及不同轴向位置处的转速拟合关联式。

顺排圆台通道流动与传热性能的数值研究

为了探究新型顺排圆台结构对板式换热器流动与传热性能的影响,对顺排圆台扰流通道的流动与传热性能进行了详细的数值研究,分析了雷诺数、圆台角度、流向间距比和展向间距比对顺排圆台通道的流动与传热性能的影响规律,并在研究参数范围内采用幂函数拟合得到了圆台通道的流动、传热和综合热力性能关联式。研究结果表明:在不同雷诺数下,当圆台角度从0°增大到30°时,圆台通道的努塞尔数比增大了14.06%~18.45%,摩擦系数比降低了32.89%~34.64%,综合热力性能增大了31.42%~35.29%;当流向间距比和展向间距比均从1.5增大到2.5时,圆台通道的努塞尔数比分别增大了12.09%~15.46%和12.09%~15.46%,摩擦系数比分别降低了13.09%~14.69%和13.09%~14.69%,综合热力性能分别增大了14.83%~19.13%和14.83%~19.13%。拟合得到的流动、传热和综合热力性能关联式的误差分别分布在±12%,±8%和±10%以内,可以准确地预测圆台通道的流动与传热性能。

某型空冷高温涡轮叶片传热特性的数值研究

为了揭示叶片冷却的机理,并丰富和补充叶片的实验研究,对某型空冷高温涡轮叶片的传热特性进行了数值研究。采用实验数据对数值模型进行了验证,数值探究了主流出口压力、进/出口压比、冷气与主流温度比及流量比对叶片传热特性的影响规律,并采用响应面模型拟合得到有关叶片平均冷却效率和温度非均匀度的经验公式。结果表明:采用流-固耦合传热的数值方法能够准确地模拟叶片通道的传热特性;叶片的平均冷却效率随着主流出口压力的增大而降低,随着主流进/出口压比、冷气与主流温度比和流量比的增大而增大;主流出口压力、进/出口压比和冷气与主流温度比均会降低叶片的温度非均匀度,而流量比会增大叶片的温度非均匀度;采用响应面模型拟合得到的经验公式有较高的精度。

涡轮叶片厚壁带肋通道冷却性能的实验研究

基于10种不同结构空气冷却厚壁带肋通道的实验数据,分析了宽高比(0.25~4)、肋角(30°~90°)和雷诺数(10000~60000)对带肋通道流动及传热性能的综合影响,拟合得到了通道摩擦系数和壁面平均努塞尔数关于宽高比、肋角和进口雷诺数的经验关联式。结果表明:厚壁带肋通道摩擦系数随着宽高比和肋角的增大均大致呈现出升高的变化趋势;平均努塞尔数和综合热力系数随肋角的增大均表现为先增大后减小的分布趋势,随宽高比的增大表现为先增大后减小、再增大再减小的分布趋势。不同雷诺数时,壁面平均努塞尔数的最大值都大致出现在宽高比为1.75~2.75、肋角为55°~65°之间;最高的综合热力系数出现在宽高比约为0.75和2、肋角约为60°时。平均努塞尔数关联式的平均拟合偏差为6.96%,摩擦系数关联式的平均拟合偏差为12.75%。本文研究结果可为未来重型燃机叶片冷却结构设计提供参考。

冶金渣颗粒与空气间的换热和阻力特性

对空气绕流高温冶金熔渣颗粒进行非稳态三维数值模拟,研究不同绕流雷诺数下熔渣颗粒与空气的换热性能以及熔渣所受空气的阻力特性。结果表明:空气冷却渣粒时,高温渣粒与空气换热出现了不均匀性,熔渣迎风面换热迅速,背风面的回流加强换热,空气温度较高;熔渣颗粒的平均努塞尔数(Nu)随着绕流雷诺数(Re)增大而增大,粒径越小,则平均努塞尔数越小,空气流速越大则平均努塞尔数越大,同等条件下粒径对平均努塞尔数的作用比空气流速的作用更强烈。不同粒径的绕流雷诺数可将平均努塞尔数一元拟合为非线性幂次函数,得到空气绕流熔渣颗粒对流换热计算关联式;熔渣阻力系数随着绕流雷诺数的增大而增大,最终趋于恒定,空气流速需要优化控制。绕流雷诺数将阻力系数CD进行一元非线性拟合,得到熔渣绕流阻力系数的计算关联式。

R404A在Y形翅水平管外的降膜蒸发换热特性

为探究R404A在Y形翅水平强化管外降膜蒸发换热特性,分别在喷淋密度Γ=0.039~0.056 kg/(m·s)、蒸发温度t=5~20℃、热流密度q=15~35 kW/m~2的实验条件下对其进行降膜蒸发实验。采用热阻分离法和改进的Wilson-Gnielinski图解法对实验数据进行处理,得到管外传热系数,并探究了各参数变化对其换热性能的影响。根据实验结果设计了正交试验,分析得出,热流密度对其降膜蒸发传热系数影响最大,喷淋密度的影响紧随其后,蒸发温度的影响最小。当Γ=0.0465 kg/(m·s)、t=20℃、q=20 kW/m~2时对应的降膜蒸发传热系数最高。采用量纲一分析及多元非线性回归方法对Y形翅水平管降膜蒸发传热关联式进行了拟合。

立式径向流吸附器吸附性能评价指标分析

针对立式径向流吸附器缺乏合适的吸附性能评价指标和计算公式的问题,采用计算流体动力学(CFD)技术和Kriging响应面,研究了操作和结构参数对吸附层流动均匀性和吸附时间的影响规律,对比了各种吸附性能指标之间的定量关系.结果表明:H2O的主要吸附区域在吸附层下侧,CO_(2)的主要吸附区域和穿透区域由吸附层下侧逐渐转移到吸附层上侧.影响流动均匀性的主要参数为中心流道直径和吸附层长度,而影响吸附时间的主要参数为分子筛层厚度和运行流量,流动均匀性不能完全反映吸附器的吸附性能.根据Kriging响应面上的数据,拟合得到了吸附时间的计算关联式,关联式拟合度为99.1%,为立式径向流吸附器的设计与制造提供了理论参考.

CO_(2)两相引射器预混合区膨胀角特性研究

基于特征线法利用有限差分法建立CO_(2)两相引射器主动流超音速膨胀模型。通过模拟主动流喷嘴出口激波链的发展过程,分析了不同工况与结构参数对膨胀角的影响。研究表明,同一喷嘴距(NXP)下,较大的主动流压力、引射系数和膨胀比,会产生较大的膨胀角。而较大的截面比和引射流压力,会减小膨胀角度。一定范围内的较大膨胀角会增加膨胀波长度,减小引射器出口压力。此外,拟合获得了膨胀角和喷嘴距计算关联式,为预测引射器结构与性能参数间关系提供参考。

叉排圆台通道流动和传热特性的数值研究

采用数值方法对叉排的圆台通道进行了研究,分析了雷诺数、圆台的结构参数包括角度、流向间距和展向间距对圆台通道的流动、传热性能的影响规律,并采用幂函数拟合得到了有关流动和传热的关联式。结果表明:当雷诺数从5000增大到15000时,增大圆台角度会同时增大通道的摩擦系数比、努塞尔数比和综合热力系数;通道的摩擦系数比随着流向间距比的增大降低,不同雷诺数下增大流向间距比通道的努塞尔数比变化不同,通道的综合热力系数随着流向间距比的增大而增大;当增大展向间距比时,通道的摩擦系数比会降低,努塞尔数比先增大后减小,综合热力系数会先增大后保持稳定。摩擦系数比关联式的最大偏差为13.37%,努塞尔数比关联式的最大偏差为13%,综合热力系数关联式的最大偏差为10.7%。