管壳式换热器流动与传热的三维数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT对一小型管壳式换热器的流动与传热问题进行了三维数值模拟。换热器壳体直径为130mm,12根20mm×1 500mm的换热管正方形排列,折流板为30%缺口的弓形折流板,模拟了3种不同折流板间距的情况。模拟过程采用雷诺应力湍流模型,压力速度耦合选用SIMPLEC格式,压力方程的离散选用Standard格式,其他方程的离散均选用QUICK格式。数值模拟结果表明:减小折流板间距对总体传热系数的增加不太明显,但却显著增加了壳程的流动阻力。最后应用Bell法对3种不同折流板间距的数值模拟结果进行了校核,他们之间的最大误差为6.57%,表明数值模拟结果准确可靠。

重庆地区超高层建筑软岩地基承载力取值研究

软岩地基承载力是超高层建筑基础设计关键参数。在现场地质调查的基础上,结合岩石现场和室内试验结果,总结了经验查表法、单轴抗压强度折减法、载荷试验和Bell法确定软岩地基承载力的使用条件,并运用上述方法研究某超高层建筑软岩地基承载力取值。结果表明:单轴抗压强度折减法中折减系数ψ取值范围大,导致相同岩石地基承载力差异可达2.5倍,即便采用地方经验,地基承载力的极差也达27%;Bell法计算的地基极限承载力处于载荷试验结果的最小、最大值之间,结果准确性较高,且计算所需要的参数容易获取,当安全系数取3.5时,计算结果能充分反映软岩实际承载性能,在未进行载荷试验的场地可采用此方法计算地基承载力。

推广的变系数Caudrey-Dodd-Gibbon方程的精确解

基于Bell多项式法,得到推广的变系数Caudrey-Dodd-Gibbon(CDG)方程的双线性形式。首先,利用摄动方法获得该方程的多孤子解;其次,应用试探函数法并借助数学计算软件Mathematica,得到该方程的双曲函数、三角函数与指数函数的复合型解、Lump解和双曲函数解间的相互作用解;最后,利用已求得的精确解图形说明其性质。

遗传-模拟退火算法优化设计管壳式换热器

依据Bell-Delaware法对壳程流体进行压降和传热的计算,选择管径、管长、折流挡板数等结构参数作为主要设计变量,参考了美国管式换热器制造商协会(Tubular Exchanger Manufacturers Association,TEMA)标准作为相关约束条件,以换热器的年度总费用最低为目标函数,建立了管壳式换热器优化设计数学模型,并基于遗传-模拟退火算法(GA-SA)进行求解。文献算例的对比结果表明:算法能较好地权衡换热器的换热面积费用和泵的操作费用并搜索到全局最优解,从而获得总费用较低的换热器主要结构参数。针对一个实际工程项目,考虑换热器设计裕度要求,计算结果与商业化软件HTRI的预测值接近,说明所设计的换热器实际可行。同时克服了HTRI需要设计者的经验确定设计变量和无法保证经济性最优的不足。