强声波作用下烟气夹带单颗粒煤粉传热特性的数值研究

根据二维轴对称、非稳态、层流的质量、动量和能量守恒方程,研究了强声波作用下夹带在烟气中单颗粒煤粉的传热特性.分析了声压级为145~167dB,频率f分别为50 Hz、1 000 Hz和5 000Hz时,颗粒壁面的温度场、局部努塞尔数、表面平均努塞尔数及时间-空间平均努塞尔数的分布.结果表明:当f=50Hz时,颗粒壁面流场主要受到曲率效应的影响,努塞尔数随着振荡速度幅值的增大而增大;随着频率的增大,流动加速度的作用逐渐加强,当f=5 000Hz时,热边界层与流场之间出现了相位迟滞;不同频率时颗粒的努塞尔数相差不大,时间-空间平均努塞尔数的最大差值比为2.82%;当声压级为167dB,f=5 000Hz时,颗粒的时间-空间平均努塞尔数是无声场时的1.78倍.

封闭腔内层流自然对流换热过渡层数值研究

对正方形空腔内的层流自然对流换热进行了数值模拟 ,用SIMPLE算法和乘方格式对该问题 (Ra =1× 10 3～ 1× 10 6)进行了详细的数值计算 .根据计算结果 ,在前人工作的基础上总结出封闭腔内层流自然对流换热的变化规律 ,提出了导热占主导地位的层流流动和导热与对流共时作用的层流流动的分界点 ,同时得出了两个区域的平均努塞尔数的计算公式 ,通过比较 ,表明其精度较以前的计算公式要高 .

离散热源的自然对流换热数值模拟

利用FLUENT软件对有离散热源的封闭腔内的自然对流换热进行数值模拟,对不同瑞利数Ra下的自然对流换热的情况进行计算,得出随着Ra的增加,空腔内部的等温线由垂直变为水平,换热逐渐从导热占主导地位变为由对流换热占主导地位,平均努塞尔数Nuave随着Ra的增加而增加;对于有离散热源的电子元件,为了增加元件的使用寿命,降低经济成本,可采用增加Ra的方法来增加元件内的自然对流换热能力。

不同边界条件下交叉三角形波纹流道传热与流动的数据处理

为准确量化交叉三角形波纹流道的强化传热性能,除了需要进行数值模拟,还需要对所获得的数据进行正确计算处理.针对两种构造不同的交叉三角形波纹流道A和流道B,在模拟时选取不同的壁面给热条件,将恒热流密度壁面与等效恒温壁面的数值模拟结果进行了对比,并借助合适的数据处理方法,得到各自条件下的平均摩擦系数fL和平均努塞尔数NuL.结果表明,高热流密度时流道B的传热强化明显,低热流密度时流道A的传热减弱明显.对任何一类流道而言,边界给热条件的变化对流动摩擦阻力影响很小,但流道内的流动和传热之间其实是具有复杂的相互关联性的.

水冷热管针翅散热器换热性能数值模拟

针对目前大功率激光器存在的冷却问题,分析现有冷却方法的优缺点,提出了利用水冷热管针翅散热器解决其散热问题。采用有限容积法研究水冷热管针翅散热器的稳态换热性能,分析热管数量、热管高度、热管直径及翅顶空隙率对散热器换热性能的影响,建立水冷热管针翅散热器的物理模型并进行数值模拟。结果表明:在雷诺数Re为32 300的情况下,热管数量从36根增加到64根时,流体的平均努塞尔数Nu趋于497;热管高度从25mm增至35mm时,Nu下降7.86%,摩擦系数下降10.7%;热管直径从6mm到10mm时,Nu增加77.72%,但摩擦系数增加890.53%;翅顶空隙率从0到0.5时,Nu下降40%,摩擦系数下降44%。研究结果对水冷热管针翅散热器的设计、优化具有一定的指导意义。

边界条件对椭球颗粒在超临界水中受力与传热特性影响的数值模拟

采用颗粒尺度直接数值模拟的方法进行超临界水中单个椭球颗粒强制对流模拟,在压强为23 MPa条件下,考虑了超临界水物性参数随温度变化特性,计算得到了不同工况下椭球颗粒在超临界水中的曳力系数和平均努赛尔数.在两种不同的边界条件下,即流化颗粒问题的固定墙边界和沉降颗粒问题的移动墙边界,比较和讨论了墙壁因子和颗粒纵横比对曳力系数和平均努赛尔数的影响.结果表明:曳力系数和平均努赛尔数随着墙壁因子和颗粒纵横比的增大而减小,与沉降颗粒相比,流化颗粒受墙壁因子的影响更大.超临界水中的曳力系数与平均努赛尔数和前人的经验公式计算值存在很大差距,因此提出了新的预测关联式.

不等直径串列双圆柱绕流的数值模拟

通过PIV实验对数值模拟的可行性和准确性进行验证,然后,利用Fluent对当Re=200时的不等直径串列双圆柱绕流进行数值模拟。通过数值模拟主要得到圆柱周围的平均流线和平均速度矢量图、平均温度场和平均努塞尔数Nu。根据模拟结果分析了不同间距比L/D对平均流场、平均温度场和平均努塞尔数的影响。

整流罩结构对电机机座表面对流传热特性的影响

为了尽可能地降低全封闭风扇冷却(TEFC)电机各部件的温升,避免过高温升对绝缘结构的破坏,采用数值计算方法研究了整流罩结构对TEFC电机机座表面对流传热特性的影响。首先,对一台样机进行温升试验,绕组温升的仿真值与试验值的误差为6.2%,验证了数值计算方法的可行性。其次,在数值计算时将样机三维模型做必要的简化,着重研究了整流罩外径、整流罩端面与翅片端面的间距以及电机转速对机座表面横向平均努塞尔数的影响。最后,结果表明机座表面翅片结构一定时,存在一个最佳的整流罩外径值使机座表面的对流传热效果最佳;整流罩端面与翅片端面接触时,机座表面的横向平均努塞尔数最大,同时机座表面的对流传热能力随着风扇转速的增大而增大。

局部加热竖直套管内多孔介质中的自然对流

对内壁面局部恒温加热,外壁面恒温冷却,其它壁面保持绝热条件下的竖直同心套管内多孔介质中的自然对流进行了数值研究,分析了瑞利数Ra、半径比κ及高宽比A对流场和温度场、内外壁面局部努塞尔数和加热段的平均努塞尔数的影响。研究结果表明:Ra及κ对速度和温度的分布影响显著,随着Ra和κ的增加,环流中心向上部和外壁面偏移,上部流速度远大于下部。内壁面加热段局部努塞尔数沿Z方向降低,但随κ的增加而增加;外壁面的局部努塞尔数变化与内壁面相反。加热段平均努塞尔数Nui随Ra及κ的增加而增加,根据计算结果得到了平均努塞尔数与瑞利数的关联式Nui=mRan。

受限空气射流冲击矩形柱鳍热沉换热实验研究

采用实验方法研究了受限空气冲击射流与矩形柱鳍热沉相结合的散热方式应用于芯片冷却的换热规律,采用最小二乘法对实验数据进行了拟合,并最终获得平均努塞尔数关于雷诺数、喷口高度-孔径比及普朗特数的实验准则方程。在此基础上将这种散热方式与其他空冷方式进行了换热能力的比较,结果表明此种散热方式的换热能力大大超过其他空冷方式。最后,对实验系统误差进行了分析,根据误差传递理论求得的平均努塞尔数的实验相对误差不超过6%。

交叉三角形波纹通道的传热与流动特性的研究

为获得层流条件下交叉三角形波纹通道的传热和流动特性的实验数据,利用热线风速仪和热电偶对流过该设通道的风速和温度进行了测量,在充分考虑入口端流体力学和热力学效应情况下,对周期性通道的实验数据进行处理,并获得平均摩擦因数fD和平均努塞尔数NuD.将实验数据与Fluent数值模拟结果作了对比,误差结果小于±15%.

带翅片式涡流发生器的圆管内的传热强化（英文）

The article presents the influence of winglet vortex generators(WVGs)placed in the core flow area on thermal performance enhancement of a tube heat exchanger.The experiment was carried out in a uniform wall heat-fluxed tube by varying turbulent airflow for Reynolds number ranging from 5300 to 24000.In the present work,the WVGs with an attack angle of 30°were inserted into the test tube at four different winglet pitch ratios(RP=P/D)and three winglet-width or blockage ratios(RB=e/D).The experimental results at various RPand RBvalues were evaluated and compared with those for smooth tube and tubes with twisted tape or wire coil.The measurement reveals that the WVGs enhance considerably the heat transfer and friction loss above the plain tube,wire coil and twisted tape.The Nusselt number and friction factor increase with the increment of RBand Re but with the decreasing RP.The average Nusselt numbers for the WVGs with various RBare in the range of 2.03–2.34 times above the plain tube.The thermal performance for the WVGs is found to be much higher than that for the wire coil and twisted tape and is in a range of 1.35–1.59.Also,a numerical investigation is conducted to study the flow structure and heat transfer enhancement mechanisms in the winglet-inserted tube.

多孔介质界面对微流道散热器流动与换热性能的影响

本文构建了微流道散热器壁面结构流动与换热数值模型并对模型正确性进行了验证,利用该模型研究了壁面多孔介质尺度对微流道散热器压力损失、总热阻、平均努塞尔数和温度均匀程度的影响。结果表明,引入多孔介质产生的渗流效应和滑移效应可以显著改善微流道散热器的流动与换热性能,多孔介质最佳厚度占比随固体域材料的变化在0.3~0.5范围内波动。