非圆小通道内水-空气垂直上升流动流型研究

微化工机械以及紧凑式换热器的发展，使非圆截面小通道在工程中获得大量应用，但现有文献针对非圆截面小通道内两相流动的研究报导屈指可数。本文采用可视化手段研究了水力直径分别为2．886mm和1.443mm的三角形截面并联小通道内水一空气垂直上升流动，表观气速0．1～100m／s，表观水速0．1～6m／s。根据观察和测量结果，总结得到了流型转变界限，并获得了典型流型图像。将本文的实验结果与前人的研究结果对比表明：通道的截面形状和水力直径均对非圆截面小通道内两相流型转变界限有显著的影响。

非圆通道内变物性流体湍流换热的数值模拟

本文模拟研究了变物性空气在多种正多边形和圆形通道内的湍流流动和换热特性。选用标准k-ε湍流模型以及SIMPLE算法对此三维椭圆型问题进行求解。模拟结果表明:对于正多边形截面通道,角区的换热要明显弱于非角区区域,且恶化程度随着角区角度的减小而加剧,同时,角区角度越小,管壁的周向换热系数分布越不均匀;正多边形通道与圆形通道平均换热Nu的差异随着正多边形边数的增多而减小;借助当量直径,使用针对圆形通道的湍流换热关联式计算非圆截面通道内的换热将会带来较大误差,对于正多边形通道,这种最大误差存在于正三角形通道与圆形通道之间,误差可达27.5%。

非圆截面小通道内R113的流动沸腾换热特性

针对非圆截面小通道流动沸腾换热研究报道较少的现状,以R113为工质,对4种不同水力直径的正方形、三角形截面小通道内的流动沸腾换热特性进行试验研究,试验参数范围:入口干度,过冷～1.0;质量流速400～3 300 kg/(m2.s);热流密度20～150 kW/m2,并将试验结果与相近水力直径的圆通道内流动沸腾试验结果进行了对比分析。试验结果表明:非圆小通道内饱和流动沸腾局部壁面温度与质量流速密切相关,并受热负荷与流动沸腾换热状况的影响;质量流速和壁面热负荷是非圆小通道内流动沸腾换热特性的主要影响因素;与相近水力直径的圆通道内流动沸腾试验数据对比显示,非圆截面小通道具有明显的强化传热作用。

非圆小通道内氮气-水气液二相流流型特性

通过可视化手段对水力直径为1.15 mm的矩形小通道(w×h=2 mm×0.81 mm)和正三角形小通道(边长2 mm)内氮气-水气液二相绝热垂直向上流动进行了实验研究。在表观气速0.1—30 m/s和表观液速0.01—5 m/s范围内,由实验结果得到2种小通道内的氮气-水典型流型图和流型转变界限。通过对比实验结果发现,在水力直径相同的情况下,小通道的截面形状对流型转变界限有显著影响。

复杂非圆管流动与换热特性实验研究

本文研究了 S型这一非圆通道 ,得到了其流动特性 ,平均换热特性和局部换热特性的准则方程。发现由于其几何形状复杂 ,不但很难确定其定型尺寸 ,而且带来了流动和换热情况的复杂性 ,构成一个“多尺度”、“多流态”问题。文中还指出它与其简化成矩形管处理结果的差异 ,以及在流动和换热特性上的许多新特点 ,对非圆管流进一步研究 。

正方形小通道内不同性质溶液-氮气两相流型

采用可视化手段研究了水力直径为2.5mm的正方形小通道内蔗糖-氮气、羧甲基纤维素钠(CMC)-氮气、水-氮气和水力直径为1.0mm的正方形小通道内蔗糖-氮气的垂直绝热上升流动,对其流型、压降进行了实验采集.实验中的典型流型有:弹状流、搅拌流和环状流.通过大量的数据得到了各个溶质的流型转变图和压降曲线,对各种流型的流动机理进行了分析,着重对黏弹性对于流动的影响进行了研究.通过水力直径为2.5mm的小通道内蔗糖-氮气、CMC-氮气和水-氮气流型的对比,总结了流体的黏弹性、流量对于流型转变的影响.对不同水力直径时的蔗糖-氮气流型进行对比研究,总结了流体水力直径、表面张力等因素对于流型转变的影响,同时在水力直径为1.0mm的小通道内发现了明显的二次流动现象.实验证实Chisholm方法对于非牛顿流体的压降处理已不再适用.

非园断面通道层流摩擦阻力与换热理论研究的新进展

本文介绍作者近些年来对椭圆、矩形、扇形、任意三角形、正多边形、环形等各种非圆断面通道层流摩擦阻力与换热理论的研究成果，给出大量新的速度与温度场表达式，以及摩擦阻力与换热的新的计算公式。本文对传统的层流阻力与换热理论进行了一次系统的补充与完善，同时考虑到工程需要，对所有繁杂的理论公式都进行了化简，给出形式简单而且精度相当高的近似公式。