纵向肋强化波纹螺旋通道流动与传热性能

螺旋通道换热器广泛应用于农业工程领域,为了进一步提升螺旋通道的传热性能,该研究提出了一种带纵向肋的矩形截面波纹螺旋通道,数值研究了波纹数和纵向肋几何参数对通道内流体流动与传热性能的影响。结果表明:增加波纹螺旋通道的波纹数,使得通道在层流状态下产生了多涡结构,增加了通道的综合换热性能。在雷诺数Re=750,波纹数n=18时,相比于光滑螺旋通道,波纹螺旋通道内综合换热评价指标最高增加了27.66%。在此基础上,在通道内增加纵向肋,通过数值模拟观察到纵向肋诱导产生了纵向涡。在纵向肋高度不变的情况下,随着纵向肋宽度的增加,通道的综合换热评价指标存在最大值。当Re=250,肋宽为1/3通道宽度,肋高为1/16通道高度时,相比于波纹螺旋通道,纵向肋波纹螺旋通道的综合换热评价指标最高为1.157。在纵向肋宽度一定的情况下,增加纵向肋高度使通道的综合换热评价指标呈现先增大后减小的趋势。研究结果可为纵向肋波纹螺旋通道的设计及优化提供参考。

湍流效应对高速机械密封端面型槽冷却性能影响分析

高速工况下密封间隙内流体黏性生热严重且流动行为复杂,流体流动状态是影响跨尺度间隙流固传热过程和温度分布的关键因素之一,应用ANSYS Fluent软件在湍流与层流计算模型下建立了环形槽与螺旋槽复合式端面构型(ASG)的三维热流体动力润滑(THD)模型,对比了两模型下螺旋槽的冷却性能差异与环形槽的降温作用,以此揭示了流动状态对端面型槽冷却作用的影响机理,分析了型槽几何参数对两模型下温度场及密封性能的影响规律。结果表明:湍流模型下深螺旋槽内存在的大片死流体区阻碍了槽口冷流体进入到槽根部,致使螺旋槽对间隙内高温流体的冷却作用衰减;层流模型下深螺旋槽内充满更多的冷流体,冷却作用较强。内径侧环形槽在两模型下均具有显著的降温作用,且随槽深、槽宽的适当增加其降温作用得到强化;持续增加螺旋槽槽深并不能达到持续降温的目的。液膜温度峰值在湍流模型下的预测值高于层流模型29~40 K。

大鼠动脉螺旋血流的荧光成像

目的建立大鼠动脉螺旋血流的实时荧光成像法。方法随机将SD大鼠分为静脉造影组(股静脉注射,1 mL/kg)与小剂量动脉造影组(腹主动脉注射,0.1 mL/kg),其中小剂量动脉造影组又分为荧光素钠组、罗丹明B组、FITC-dextran组和量子点组(每组n=7)。通过体式荧光显微镜实时观察大鼠股动脉血液流动现象,用高速摄像机拍摄动态图像,通过图像阈值分割算法及形态学后处理算法标定荧光区域,测算大鼠股动脉螺旋血流的轴向速度与切向速度,并计算其螺距和壁剪切应力。结果与静脉造影组相比,小剂量动脉造影组可以清晰显示大鼠股动脉的血流呈顺时针螺旋样流动,在FITC-dextran造影剂组可计算出大鼠螺旋血流的轴向速度为(198.4±112.7)mm/s,切向速度为(3.3±0.8)mm/s,螺距为(126.1±76.3)mm,壁剪切应力为(9.5±5.6)Pa。每只大鼠重复3次注射,测得的轴向、切向速度结果无差异。结论实时荧光成像法可以用于在体观察大鼠动脉螺旋血流并对螺旋血流的血流动力学特征进行定量分析。

三头螺旋波纹管强化传热数值模拟

本文采用数值计算的方法，以水为工质，研究了一种三头螺旋波纹管在层流状态下换热与流动的综合性能，并将不同槽深的螺旋波纹管进行对比。此外，利用物理量的场协同原理对计算结果进行了分析。结果表明，三头螺旋波纹管能有效提升管内综合强化传热性能，其PEC值达到1．31-2．41，并且槽深越深，PEC值越高。