平面及轴对称管道热进口段的计算研究

1.求解方程及其离散在实际工程问题中,当普朗特数(Pr)较大时,可将管道入口段速度分布近似为充分发展速度分布,此时归结为求解热进口段问题。考虑平面及轴对称管道,流动为层流,有式中,k=1时对应圆截面管道;当k=0时,对应平行平板间的二维流动。忽略右边第二项轴向导热,并将式(1)无量纲化。

考虑热进口段时管内对流换热过程的热力学分析

利用热力学第二定律，分别在壁面热流恒定和壁面温度恒定两种情况下，在考虑热进口段时对管内对流换热过程进行了热力学分析。引入了熵产强度和无因次熵产强度两个概念，并给出了有关计算式；讨论了壁面热流、壁面温度及流动阻力对无因次熵产强度的影响。

浮力对竖直管内热进口段空气对流换热的影响

用数值解析方法对竖直圆管内热进口段空气对流传热时 ,浮力引起的自然对流对传热和流动的影响进行了研究 ,得到了浮力与主流同向和反向两种场合下的速度、流线、壁面剪切应力及努塞尔特数的分布 ,并在Pe -|Gr/Re|坐标系中给出了因浮力产生的逆向回流区域。研究结果显示 :在加热即浮力在与主流同向时 ,壁面剪切应力和努塞尔特数随Gr/Re的增大而增大 ,在较高Gr/Re下管中心出现逆流 ,对流传热系数在出现逆流处达到局部最大值 ,传热得到强化 ;冷却即浮力与主流反向时 ,壁面剪切应力和努塞尔特数随 |Gr/Re|的增大而减小 ,|Gr/Re|较高时管壁处出现逆流 ,传热系数则在逆流区后端出现极小值 ,传热减弱。

考虑热进口段时管内对流换热的熵产分析

利用热力学原理 ,在考虑热进口段时 ,分别就壁面热流恒定和壁面温度恒定两种情况 ,对管内对流换热进行了熵产分析 .引入了熵产强度的概念 ,给出了对热进口段和充分发展段都适用的熵产强度计算式 ,讨论了由流阻引起的熵产强度和由温差引起的熵产强度及有关参数对总熵产强度的影响 。

水平管内自然对流对热进口段空气强制对流传热的影响

本文研究了水平管内空气层流强制对流传热时，自然对流对热进口段传热和流动的影响。数值计算结果显示：速度和温度分布因自然对流影响变形为非对称，速度最大值和温度最小值向管下部偏移。对流传热系数在圆周上的最小和最大值分别出现在管顶部和底部，二者之差最大可达5倍，其平均努塞尔特数明显高于无自然对流影响的强制对流。

倾斜管内热进口段自然强制复合对流传热

用数值分析方法研究了倾斜管内热进口段自然强制同向复合对流传热 ,分析了浮力、倾斜角及轴向导热对流动和传热特性的影响 ,得到了速度、温度、壁面剪切应力、局部及平均Nusselt数的分布和变化 研究结果显示Pe=71时平均Nusselt数的最大值位于 2 5°～ 45°之间 ,Pe=2 5时则在 90°处出现 .