多孔介质中自然对流传热的场协同分析

基于多孔介质内部热、湿、气耦合迁移的数学模型,用场协同理论的观点,推导出含湿多孔介质自然对流传热的气相流体与壁面间的整体和局部换热系数。针对宽高比为1:3的竖直封闭多孔腔,数值检验了含湿非饱和多孔介质自然对流的场协同现象:即非饱和多孔介质自然对流的强度不仅取决于温差、气相速度和流体物性,还取决于气相速度和温度梯度之间的协同,改变气相速度和温度梯度的协同性,将影响非饱和多孔介质自然对流传热的强度。

最大偏心圆环空间自然对流传热的数值分析

采用正切圆坐标变换 ,对不同直径比以及上、下、侧面三种偏心位置 ,偏心率达到最大值± 1的变壁温水平圆柱环形封闭空间内空气的自然对流传热进行了数学模拟 ,求出的二维空间温度分布与实验拍摄相应的温度干涉条纹图片吻合良好。计算结果同时给出流线分布及内、外壁面的局部传热系数、热流量。并与现有的偏心率小于 1的有关资料作对比分析。数值计算的范围是 :2 .0× 1 0 2 ≤ Ra≤ 3 .0× 1 0 5,1 .3≤ Do/Di≤ 3 .8,Pr=0 .70 6,|ε|=1 .

磁场强化磁性液体自然对流传热的机理

在重力场中流体密度变化产生自然对流, 在磁力场中磁性液体的表观密度随外加磁场强度的变化而明显变化, 磁场可以改变磁性液体的自然对流. 通过对磁场中的磁性液体的静力学计算和分析, 建立一个由均匀磁场和均匀梯度磁场同轴叠加的合成磁场, 合成磁场使磁场引起的磁性液体密度变化各处均等, 各处的自然对流传热均等, 从而使磁性液体的表观密度和自然对流传热系数得以准确测量, 由此建立起磁性液体的磁场强度、表观密度、Grashof数之间的关联式. 磁场强度的增大使磁性液体表观密度增大, 使磁性液体处于超重状态, 是磁场强化磁性液体自然对流传热的机理.

磁场强化磁性液体自然对流传热的实验测量

磁场能强化磁性液体的自然对流传热。为了准确测量磁场对磁性液体强化自然对流传热的贡献,设计制作了一个由均匀磁场和均匀梯度磁场矢量叠加合成的新磁场。在恒定温度梯度下,新磁场使磁性液体各处密度变化均等,各处自然对流传热变化均等。从而比较准确地测量了磁场引起的磁性液体自然对流传热系数的变化,为深入研究磁场强化磁性液体自然对流传热的效应提供了比较准确的测量手段。

微细金属丝表面熔融盐自然对流传热的实验研究

为了得到微细圆柱表面熔融盐自然对流传热规律,采用焦耳加热法对水平微细铜丝表面熔融盐自然对流传热规律进行实验研究。首先用水和乙醇验证实验方法的准确性,在此基础上,展开微细金属丝表面熔融盐自然对流传热规律研究。结果表明,随着熔融盐温度的升高,物性变化引起的熔融盐自然对流传热规律将趋近于Morgan关联式的预测值。有关熔融盐自然对流传热规律的研究有待进一步深入分析。

自然对流传热系数的因次分析

:文章通过自然对流传热系数主要影响因素的因次分析过程 ,论述了因次分析方法在化工理论计算式推导中的普遍意义。

底部局部加热多孔介质自然对流传热的格子Boltzmann模拟

运用格子Boltzmann方法研究了底部局部加热多孔介质方腔的自然对流传热.方腔的上壁面为低温热源,下壁面为局部高温热源,左右壁面为绝热条件.重点分析了高温热源位置a及尺寸b对多孔介质方腔自然对流传热性能的影响,提出了平均Nusselt数Nu和位置a及尺寸b的拟合关系式.研究结果表明:高温热源位置及尺寸对多孔介质方腔内自然对流传热性质的影响很大,且存在最佳高温热源位置(a=4/16)和尺寸(b=0.75),以达到最强的对流换热强度(Nu_(max)≈10.35)和最大的对流换热量(Q_(max)≈5.69).

自然对流传热系数的因次分析

通过对自然对流传热过程各种影响因素的因次分析,得到自然对流传热系数准数关联式.

部分开口空腔内自然对流传热的数值研究

本文描述具有部分开口的方形空腔内的非稳态及稳态的二维层流自然对流传热的数值分析结果。方形空腔由两个水平绝热壁、一个竖直加热壁而另一个竖直壁为冷壁但具有变化的开口度组成。数值结果覆盖了雷利数Rα=10~3～10~6及开口度Y_0=0.0～1.0。结果表明开口度对空腔内的自然对流流动与传热有显著的影响,且影响的程度随雷利数改变而变化。

壁面辐射对具有内置翅片的封闭腔内湍流自然对流传热特性影响

为研究有内置翅片的封闭腔内壁面发射率(ε)对腔内湍流自然对流传热特性的影响,采用RNG k-ε湍流模型对流体为空气、高宽比为1的封闭腔内的温度场、流场、壁面传热能力进行数值分析。结果表明:内置翅片与壁面辐射的综合效应使得竖向热边界层和速度边界层厚度均增大,腔体顶部及底部区域水平速度产生了一定波动。考虑壁面辐射时,双翅片结构对热壁面局部传热能力的影响趋势与单翅片结构类似;ε为0.3、0.6、0.9时,单翅片对热壁面平均努塞尔数(Nu)分别提高39.95%、88.55%和144.97%,双翅片对热壁面平均Nu分别提高41.09%、87.32%和141.23%;ε过大对双翅片结构的封闭腔内对流散热反而不利。

钠液面高度对氩气空间耦合传热特性影响的实验研究

锥顶盖作为快堆主容器重要的压力边界之一,其结构的完整性对快堆的安全运行至关重要。锥顶盖结构完整性与其温度载荷密切相关,而温度载荷受氩气空间自然对流与辐射耦合传热特性影响显著,有必要开展深入研究。基于钠液面上部氩气空间传热特性实验台架,开展了氩气空间传热特性实验研究,测量了锥顶盖、氩气空间和主泵支承的温度分布,阐明钠液面高度对传热特性的影响。实验结果表明,随着钠液面高度的增加,锥顶盖和氩气空间的温度随之升高,而且在高钠温时现象更加明显。此外,钠液面高度对主泵支承的温度分布和周向温差影响微弱。通过开展氩气空间钠液面高度对传热规律的影响研究,可为建立实验装置与原型反应堆之间的温度映射关系提供参考。

层流自然对流传热的一种二阶投影方法

§1.引言 研究层流自然对流传热对电子仪器冷却系统设计以及对太阳能工程中的散热问题具有重要意义,而数值计算是研究自然对流传热的重要手段之一,它既能得出速度场和温度场,也可以得出传热无量纲准则关系.

平板、离散式热源直角三角形腔内自然对流传热

模拟斜边布置大平板热源、离散式热源的直角三角形腔内温度分布,对斜边上热源分布数量、斜边与底边的夹角对斜边、竖直边附近努塞尔数的影响进行数值模拟。三角形底边(直角边)绝热,竖直边为低温恒温冷边(以下简称竖直冷边)。斜边设置大平板(热源分布数量为1)、离散式(热源分布数量为2~4)恒温热源,除热源设置位置外,斜边其他位置的温度与竖直冷边一致。将斜边设置热源外的部分称为低温段,将设置热源的部分称为热源段。温度场分布:靠近斜边的空气向上流动,靠近竖直冷边的空气向下流动。大平板热源与离散式热源的热边界层形式与传热规律相似。随着热源分布数量增加,斜边附近空气温度分布更加复杂,斜边的热影响区域有扩大的趋势。随着夹角变化,三角形的几何结构发生变化,三角形内自然对流的范围及强度受到影响,但总体规律基本一致。局部努塞尔数:热源段与低温段交接处附近局部努塞尔数比较大,热源段中间部分附近局部努塞尔数比较小。越接近三角形顶点(斜边与竖直冷边的交点),热源段与低温段交接处附近局部努塞尔数增大。不同热源分布数量的竖直冷边附近局部努塞尔数均呈现先升高后下降的趋势。与斜边距离较远的竖直冷边附近的自然对流传热强度比较弱,与斜边距离较近的竖直冷边附近的自然对流强度比较强,而三角形顶点基本不存在自然对流传热。夹角越小,热源段与低温段交接处附近局部努塞尔数越大,热源段中间部分附近局部努塞尔数越小。不同夹角的竖直冷边附近局部努塞尔数均呈现先升高后下降的趋势。夹角越大,竖直冷边附近局部努塞尔数越大。平均努塞尔数:相同条件下,斜边附近平均努塞尔数高于竖直冷边。热源分布数量一定时,斜边、竖直冷边附近平均努塞尔数均随夹角的增大而增大。夹角一定时,斜边、竖直冷边附近平均努塞尔数均随热源分布数量的增大而增大。夹角为30°、45°时,斜边、竖直冷边附近平均努塞尔数比较接近。热源分布数量越大、夹角越大,三角形内空气自然对流传热越强烈。

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。

用格子Boltzmann研究多孔介质内的自然对流换热问题

用格子Boltzmann方法研究了方腔内二维多孔介质由于不均匀温度分布产生的浮力效应而引起的自然对流传热问题.通过数值模拟得到了多孔介质内流体的流场和温度场.详细讨论了孔隙度对自然对流传热的影响,并对孔隙度变化情况下的自然对流传热问题也进行了探讨.研究结果表明,在孔隙度恒定,且Da数比较小(≤10-6)的情况下,当Ra数较低时,孔隙度对自然对流传热的影响很小,当Ra数足够大时需要考虑孔隙度变化的影响;而在Da数较大(≥10-2)情况下,孔隙度对自然对流传热的影响非常明显.在孔隙度线性变化情况下,中间孔隙度c对自然对流传热有一定的影响,且对流与传热随着c的增大而变得剧烈.

无固相水基隔热封隔液研究应用现状

在深水油气井、注蒸汽井、地热井以及永冻层油气井开采过程中大量热量损失会带来严重后果。介绍了国外水基隔热封隔液的研究和应用现状,包括剪切稀释体系、延迟交联体系及自交联体系。3种体系中,多元醇(聚合醇)和可溶性盐具有降低导热系数、加重、提高体系热稳定性等多重作用。剪切稀释体系中,高吸水树脂固化体系中的水和醇可进一步减小自然对流传热损失;延迟交联体系中,缓凝剂延缓增黏剂的交联方便现场泵送封隔液入井;自交联体系中,2种增黏剂在环空一定温度下发生自交联,体系黏度剧增从而进一步削弱自然对流传热。最后指出了研发水基隔热封隔液的必要性,并建议研究含高吸水树脂的剪切稀释体系和含缓凝剂的交联体系。

太阳能干燥箱的自然对流数值模拟与实验研究

为了得到自然对流传热状态下太阳能干燥箱流热场具体分布情况,针对一种小型太阳能干燥箱的自然对流传热过程建立了数学模型,并通过COMSOL Multiphysics多物理场软件对数学模型进行求解.详细分析了集热板与空气之间的自然对流换热过程,并由干燥室内温度模拟值与实验值构建均匀度曲线与温度变化曲线,得到干燥室内温度分布随时间的变化情况.计算出不同的天气下(多云、晴朗、少云)温度模拟值与实验值的相关系数R 2分别为0.967,0.978,0.956,均方根误差RMSE分别为2.289,1.821,1.940,说明所构建的数学模型在不同天气情况下的求解结果是有效的,根据流热场的模拟结果可以指导干燥工艺的优化和改进太阳能烘干系统的结构.

渗透汽化膜装置的真空罩冷凝传热行为分析

在渗透汽化膜组件被密闭于真空罩的设计中,渗透蒸汽中一部分将会在真空罩内表面冷凝,这有利于膜下游的渗透蒸汽分馏和冷凝回收。本文对真空罩内冷凝行为进行了分析,建立了冷凝传热的物理和数学模型,定义了真空罩冷凝效率及其计算公式。进行了渗透汽化+真空罩冷凝的实验,测试结果与理论计算值较为符合。分析了蒸汽温度、真空罩外部空气温度和膜渗透通量等因素对真空罩冷凝效率的影响。研究结果对真空罩渗透汽化膜装置设计和工程化具有参考价值。

粘弹性流体流经竖直表面时的瞬时自然对流

静止流体中,在一个竖直的、不可渗透的等温表面附近,研究粘弹性边界层的流动及其热传导.得到其控制方程,并利用MackCormak技术对其进行数值求解.与先前发表的关于该问题特例的结果相比较,有着很好的一致性.对于不同的粘弹性参数值,图示了速度和温度分布、边界层厚度、Nusselt数、局部摩擦因数等典型结果.一般而言,粘弹性流体与Newton流体相比较,由于拉应力的促进作用,流体动力边界层里的速度是增加的,热边界层里的温度是下降的.粘弹性参数值越高,摩擦因数和传热系数越高.