周期性通道内非牛顿流体的流动与换热的实验研究

本文用实验方法研究了两种不同浓度的非牛顿流体（ＰＡＭ溶液）在不同温度下的流变曲线及其在周期性通道内的流动与换热规律。实验结果表明，两种ＰＡＭ溶液的稠度系数Ｋ随温度升高而减小，而流变指数ｎ则随温度升高而增加。两种浓度ＰＡＭ溶液在周期性通道内的换热强度和阻力损失均比水高。同时，在Ｒｅ 在１０～５０的范围内，通道内非牛顿流体的流动与换热规律可整理成形如 Ｎｕ＝ Ｃ１Ｒｅ＊ｍ１和 ｆ＝ Ｃ２Ｒｅ＊，ｍ２的形式。

周期性锯齿型通道内流动和换热研究

用非稳态层流模型对锯齿型通道内周期性充分发展流动与换热进行了数值模拟．Re=600时数值结果已发生明显振荡,而从入口段算起的第9、10个几何周期的平均Nu数与用周期性充分发展条件计算得到的平均Nu数吻合良好;在此基础上,计算通道周期长度L与通道垂直高度b的比值及通道倾角α等几何结构尺寸对周期性充分发展流动和换热的影响,计算结果表明,增大α和减小L／b都易促使流动产生涡旋,从而增强换热．

周期性矩形槽通道内对流换热的振荡

采用非稳态数学模型,通过数值模拟对周期性矩型槽通道内流动和换热的振荡特性进行了研究。结果表明:随着Re的增大,对流换热从入口后某一个几何周期开始振荡,振幅沿着通道逐渐增加,并经过若干周期后振幅基本不变;对于不同的Re开始振荡的几何周期数不同;当振幅基本不变时,各几何周期的平均Nu及相应点的速度按时间的平均值基本相等,表明振荡的流动和换热特征参数的时均值仍然具有周期性充分发展的特征;通道中突出物高度对振荡有显著影响,突出部分越高,开始振荡的几何周期数越小。

两种不同通道内周期性充分发展流动换热的模拟研究

周期性直肋通道是从不同型式的高效换热器中抽象出来的通道模型,采用非稳态数学模型,应用周期性充分发展的假设模拟了周期性矩形直肋通道(A)和半圆形直肋通道(B)内的流动换热情况,并对两种通道的换热特性及其所表现出来的非线性特性进行了对比.计算时采用低雷诺数Re、二维、层流强制对流模型.结果表明,当Re较小时,流动与换热处于稳态;当Re大于某一临界值时,流动与换热发生了非稳态振荡,系统均表现出丰富的非线性现象.在计算范围内,A通道随着Re的增大经历了稳态与周期性振荡阶段;B通道则先后经历了稳态、周期性振荡、拟周期振荡以及混沌状态.

周期性波纹通道内换热与流动的数值研究

采用曲线坐标系下压力与速度耦合的SIMPLER算法，数值研究了一种紧凑换热器中波纹通道内周期性充分发展的层流流动与换热情况，流动船数的范围为100～1100，Pr数为0．7．计算考察了不同波纹高度、波纹间距对流动与换热的影响，并对模型参数进行了性能评价．计算结果表明，整体Nu数及雁数随着流动Re数的增加而增加．随着波纹高度的增加或波纹间距的减小，换热增强，特别是在高船数下波纹高度的增加更加强化换热．最佳波纹高度和间距分别为1．15mm和13mm．

强化换热通道中扰流元场协同优化研究

对一种场协同式周期性强化换热通道进行了数值模拟研究,考察了折流翅片不同角度、不同间距对通道换热特性的影响。计算结果表明,翅片倾角增大或间距缩小均有利于换热强化。强化效果随Re数的增大而愈加显著。

渐扩渐缩波纹通道内脉动流的传热强化

采用曲线坐标系下压力与速度耦合的SIMPLER算法，数值研究了周期性渐扩渐缩波纹通道内脉动流动与换热情况，流动RP数的范围为10～1000，Pr数为0．7。计算考察了不同愚数、脉动频率以及振幅对通道内强化传热和压力损失的影响。研究结果表明，稳态下如数大于40以后，流动出现分离，胎数大于600以后，流动显得复杂和混乱：受入口脉动流的影响，通道内的旋涡发生周期性的脱落、增长和迁移，从而增强了流体之间的扰动和掺混，强化了传热；传热的强化效果随着流动如数、脉动频率以及振幅的增大而增强；另外，流动阻力随着无量纲时间呈正弦规律变化，但与脉动频率无关。