针翅管式相变蓄能设备蓄热放热性能的数值模拟

针对针翅管式相变蓄热装置的特点,建立三维针翅管相变传热过程的物理模型和数学模型,采用有限容积法,并结合"焓—多孔度"技术,数值模拟了相变材料在三维针翅管结构中融化和凝固的瞬态传热过程。揭示了相变材料固化过程界面移动规律,并与光管传热性能进行对比,研究表明:针翅管的换热性能远强于光管,且随着针翅高度、宽度、厚度以及每圈针翅数目的增加随着针翅高度、宽度、厚度以及每圈针翅数目的增加蓄热介质完成相变过程所需要的时间均有不同程度的减少,且翅高对强化换热影响最大,翅厚影响最小。模拟与Sparrow试验吻合很好。为优化蓄热器设计参数提高换热效率提供一定的理论依据。

脉冲激光表面熔凝熔池演变数值模拟

为了研究脉冲激光作用过程中表面快速熔化与凝固的过程,建立了脉冲激光作用熔池金属熔凝的二维热流耦合模型.考虑重力、材料物性随温度的变化等的影响,利用焓-多孔度方法和用户自定义函数对表面熔化凝固的固液相界面演化进行了分析;采用熔化/凝固模型对熔池内的瞬态温度场、速度场和流场进行了数值模拟,并以实验验证模拟结果.计算结果表明:表面熔化与凝固的固液相界面的移动呈现不同状态;在熔凝过程中,熔池内除存在一对方向相反的主环流外,还存在多个环流;流体的速度随着温度的降低而减小且速度最大的区域位于熔池表面附近.