场协同原理在对流换热中的应用方法

从场协同原理的基本概念出发,结合对流换热中的基本认识,得出了对流换热时场协同指导性原则中大值原则与匹配性原则的量化方法。在换热面的微元处进行协同角定义的改进,使场协同原理更适合于对流换热的处理,并改进场协同角的算术平均方法,用以评价协同性能。提出积分平均方法,用以评价带速度权的整体协同性能。提出协同匹配系数的概念,用以评价协同匹配性能,并使用无量纲C-V图与K图对协同匹配性能的分布进行分析。

基于场协同理论的强化管换热效果分析

在湍流工况下,分别对圆管、横纹管、波节管和波纹管的换热效果进行数值模拟。应用场协同理论对数值模拟的结果进行分析,结果表明:各种换热管的努塞尔数和综合性能系数均随雷诺数的增加而增加,而场协同数则随雷诺数的增加而减小;当雷诺数较大时,各换热管的场协同数逐渐趋于定值;相同雷诺数下,横纹管的各项指标最高,而圆管最低。因此在相同工况下,应优先选择横纹管作为换热器中的强化换热管。

错列排布S型翅片流道内流动与传热特性数值研究

对错列排布的S型翅片流道内的流体流动与传热特性进行了数值计算研究,考查了局部流场分布,分析了不同雷诺数下局部传热系数分布,随着雷诺数增加,传热系数升高。同时从场协同的角度分析了传热系数变化的原因。与传统波纹翅片结构进行对比,S型翅片结构协同角降低,场协同程度提高,对流传热系数增加。

污垢对管内层流对流换热场协同影响的数值研究

利用数值分析的方法,研究了污垢对管内层流对流换热速度场、温度场及它们之间协同度的影响。结果表明,在流速不变的情况下,污垢层厚度增加,管壁的对流换热系数增大,流场和温度场的协同性增强,但总传热效果变差。

场协同原理在强化换热器传热中的应用与分析

以提高翅片管式换热器的换热性能为研究对象,根据场协同原理(在相同的速度和温度边界条件下,对流换热的性能取决于流体速度场与热流场协同的程度),将换热器的基管由圆管改为椭圆管来提高换热器的换热性能。计算结果表明,其换热系数提高15%,阻力系数降低18%,对强化换热器的热力性能有一定的参考价值。

壳管式相变储能换热器性能研究与场协同效应分析

建立壳管式相变储能换热器仿真模型,利用Fluent软件对蓄能、释能工况分别进行模拟。从温度场、速度场、固液交界面3个方面分析逐时换热强度的变化原因;探讨在蓄热过程中热源管壁温、热管口径规格对传热效率的影响。研究结果表明:蓄热工况下管间热扰及自然对流作用明显,10000 s时液相分数达到95%。放热工况以导热为主,60000 s时相变材料仅凝固了75%。从场协同效应分析,采用小尺寸热源管能缩短时间,但单位面积换热强度有明显下降。换热温差≤20℃时,其强化效果开始衰弱。

翅片类型对风冷冷凝器空气侧特性影响的分析

本文运用Fluent软件构建3种翅片类型的风冷冷凝器局部模型,对管外空气侧的流动与换热过程进行数值模拟。模拟结果通过实验数据验证,并进行了较为详细的误差分析。在此基础上,进一步分析3种翅片结构下,管外换热系数和摩擦因子随进风速度的变化规律,辨识3种翅片的适用范围。同时,通过场协同理论对翅片截面上的温度场与速度场进行协同性分析,分析结果对冷凝器翅片结构的设计与改进提供一定参考依据。

燃料电池N型扰流式冷却流道设计及传热分析

质子交换膜燃料电池的功率密度越高,同体积下产生的废热越多,但冷却流道的体积却没有因此增加,甚至还有所减少。为了提升质子交换膜燃料电池内部冷却流道的传热性能,设计出一种N型扰流式冷却流道,采用数值模拟的方法,将扰流式流道与常规直流道进行对比分析。仿真结果表明:采用扰流式流道的燃料电池,在冷却水流速相同时有着更低的温度和更小的温差;冷却水流速增加,温度和温差降幅更大,但压降也更大。扰流式流道在低雷诺数条件下出现混沌对流,导致部分区域冷却水流向与温度发生突变,减小了场协同角,增强了传热能力。扰流式流道内冷却水能更快地吸收更多的热量,占用体积不变但传热性能更好,且结构简单,为冷却流道的设计提供一定的参考价值。

污垢对换热管内三场协同影响的研究

采用数值分析的方法,针对不同结垢厚度圆管进行数值模拟,在层流和湍流2种流动状态下,研究污垢对速度场、温度场、压力场以及三场协同程度的影响。结果表明,速度场、温度场及压力场之间的协同角都会因污垢厚度的变化而改变,从而影响换热管的换热强度及流动功耗,同时影响综合性能换热系数。

四叶片式LPD静态混合器内湍流传热强化特性

本文在雷诺数为2639~17599的恒热流边界条件下,通过实验和数值研究分析偏转角(α)、位错角(β)和间距比(l/D)三个几何参数对四叶片式LPD静态混合器内的换热和湍流流动特性的影响。采用速度场与温度场的协同性、对流换热系数和局部努塞尔数(Nulocal)等参数分析四叶片式LPD静态混合器内传热强化性能。结果表明:采用SST k-ω湍流模型预测四叶片式LPD静态混合器湍流流动和传热是可靠的;通过正交设计表和极差分析方法得到静态混合器的最优结构;随着α的减小混合器内速度场与温度场协同性逐渐增强;考虑到Re和α之间的耦合作用,提出在湍流条件下四叶片式LPD静态混合器的Nu和f的经验关联式;当叶片宽度与直径比(w/D)<0.2时,PEC值最大。