质子交换膜燃料电池阴极侧糖葫芦型流道数值模拟研究

阴极侧流道结构是影响质子交换膜燃料电池性能的主要因素之一。阴极侧流道需要将液态水及时排出燃料电池和使氧气尽可能多地流向阴极催化层,从而避免阴极水淹和传质损失现象发生。设计了1种糖葫芦型三维阴极侧流道。糖葫芦型流道是在传统直流道的基础上,增加弧形边梯形块而形成的。对阴极侧糖葫芦型流道进行模拟,结果表明:与传统直流道相比,糖葫芦型三维阴极侧流道高电流密度区域电流密度提高了约8%;并且由于糖葫芦型流道的特殊结构,气流以脉冲递减的形式向出口推进,传热传质得到明显增强。另外,还进一步探究了弧边梯形高度对整体性能的影响。

环流反应器的流动、混合与传递特性

由于环流反应器内存在定向循环,与鼓泡塔反应器相比,其混合性能大幅提升,已广泛应用于许多工业过程,如发酵、反应器结晶等工业过程,近年来成为国内外学者研究的热点。针对环流反应器内操作条件下的流动形态、流体力学(包括相含率分布、循环液速、混合时间以及离集指数等)及传质/传热特性,总结了其最新研究进展,分析了相含率尤其是固含率变化对反应器中关键参数如循环液速和化学反应速率的影响,展望了从机理上研究相互耦合的多相流动、传质/传热和化学反应规律,为进一步推动其工业应用提供参考。

机动军事目标动力排气系统喷雾降温的三维仿真

以动力排气系统内喷雾后的气-雾混合流动为研究对象,基于气-粒两相流理论建立了排气系统内喷雾降温的数学模型,气体连续相采用k-ε模型,雾滴离散相采用随机轨道模型,考虑气-雾两相间的耦合作用,对高温排气系统的喷雾降温过程进行了三维仿真分析,得到了雾滴在烟道内的运动轨迹以及排气系统内喷雾后的速度场和温度场信息,仿真结果与文献结果基本一致。

高温高速气流逆流喷雾冷却的数值模拟与分析

针对高温高速气流内逆流喷雾的复杂过程,用Euler-Lagrange方法建立了数理计算模型,用CFD方法进行了数值模拟,得到了雾滴运动轨迹、气相速度场、气相温度场等大量信息,分析了水雾喷射夹角、雾滴初始粒径和水流量对气相出口温度的影响.结果表明:小雾滴的运动轨迹聚集在计算区域轴线附近,雾滴直径越大,其运动轨迹距轴线越远;喷入水雾后,气相速度场内产生了速度亏损,气相温度场内产生了温度亏损;水雾喷射夹角、雾滴初始粒径和水流量的变化对气相出口温度分布的影响很大.

舰船发动机排气管内顺流喷雾降温的CFD分析

发动机排气管废气出口温度过高是影响舰船红外隐身性能的重要因素之一.在排气管内喷雾能有效降低废气出口温度.针对排气管内顺流喷雾时的气液两相湍流流动与热质传递,用Euler-Lagrange方法建立了数理计算模型,用CFD计算软件进行了数值模拟.考察了水雾出口温度、水流量、水雾喷射夹角及雾滴初始粒径对喷雾降温效果的影响.结果表明:排气管内顺流喷雾时,废气出口温度大幅降低,呈倒钟形分布;废气出口温度的大小和分布与水流量、水雾喷射夹角及雾滴初始粒径息息相关;水流量越大、雾滴初始粒径越小,则废气出口温度越低,废气出口温度与水流量的大小基本呈线性关系;雾滴初始粒径越小、水雾喷射夹角越大,则废气出口温度分布越均匀;而废气出口温度的大小与分布对水雾出口温度的变化并不敏感.

油藏多孔介质中蒸汽流动与传热机理研究

注蒸汽方法开采稠油与普通开采方式相比,过程工艺复杂、能耗高,尚有一些基础理论和技术应用问题亟待解决,如强化蒸汽在油藏多孔介质内的流动与传热.根据蒸汽在稠油油藏中的流动与传热进展,研究包括多维、多相、超常参数多孔介质内的流动与传热传质复杂热物理问题,以推动多孔介质内多相流超常参数的传热与传质研究,为科学制订开采方案、提高油藏开采效果、降低开采成本,提供理论指导及技术支撑.

蒸发式凝汽器的设计优化

本文着眼于采用蒸发式凝汽器代替传统发电系统凝汽器和冷却塔,以总传热系数αtot最大为目标函数,以总换热量和空气侧压降作为约束条件,以板间距Sa、高度H和长度L为优化变量对其进行了结构优化,编写了板壳蒸发式冷凝器的结构优化程序。优化结果表明,蒸发式凝汽器板间距的选择11～22.5mm,换热板高度0.7～1.6m,长度选择大于7m是合适的;本文优化结果为在L=8m,Sa=22mm,H=0.8m时总传热系数最大为578.3 W/(m2.℃);在总传热量一定的情况下,在影响板壳蒸发式凝汽器总传热系数的三个结构变量当中,敏感系数由大到小依次为L>H>Sa。

关于添加剂蒸汽对溴化锂溶液吸收促进作用的实验研究

研究了在溴化锂静池吸收过程中添加剂 2EH和 1 Octanol蒸汽对吸收效果的促进作用。实验结果显示 。

多相流热物理研究的进展

首先阐述了工程热物理领域中研究多相流动及其传热传质规律这一新的学科分支─—多相流热物理学的重要意义及其在我国国民经济发展中的作用和地位，其次介绍了西安交通大学在这一方面的研究工作，特别是近十五年来研究多相流及其传热特性开展的情况，最后提出了今后多相流热物理方面研究工作发展的方向和趋势。

镁合金冷金属过渡熔池动态行为数值模拟

为研究冷金属过渡焊(CMT)的周期性能量输入及焊丝抽送行为对镁合金熔池动态行为的影响,在FLUENT软件中建立了焊丝-熔滴-熔池多相流数值分析模型。提出一种在流体体积法(VOF)多相流计算域中划分熔滴与熔池区域并判断其接触状态的方法,结合动网格技术实现自动响应的焊丝抽送,在熔池区域加载间歇性的热源、电弧力,采用镁合金CMT堆焊实验所得参数进行数值模拟。结果表明,在CMT能量输入周期的短路阶段,由于焊丝的回抽,熔池被向上提拉并在焊丝端部形成了液桥,内部液态金属在马兰戈尼力的作用下,由边缘流向中间,由下方流向上方,焊丝持续回抽至脱离熔池后,熔池受到液桥断裂的反作用力,液态金属快速向后方流动使熔池形状发生改变,可知焊丝回抽与马兰戈尼力是熔池动态行为的主导作用力,此外,焊缝熔深的模拟结果为0.53 mm,与实际成形焊缝的熔深存在3.47%的误差,验证了模型的有效性。

海水-冰晶在极地船换热器中的相变模拟研究

近年来,随着北极海冰面积的减少,为商船在北极的通航提供了条件。与传统通道不同,北极航道存在大量的冰区,在通航时,冰粒可能与海水一起进入极地船的海水冷却系统。在本研究中,用欧拉-欧拉多相模型和相间传热传质模型研究壳管式换热器直管和U管中海水冰晶的固液两相流和相变特性。得出在直管中冰晶颗粒主要集中在主流区,流动模式为悬浮,并且随着入口速度的增加,冰晶颗粒的融化特性加强。在U管中,由于离心力的作用,管角内壁附近的海水和冰晶颗粒会流向外壁,并随着速度的增加,效果更加明显。在进口速度相同的情况下,U管中有更多的冰粒融化,并且融化的冰晶颗粒量随入口速度的增加而增加。

农业温室系统的多相流传递过程研究进展

分析了研究温室多相传递过程的特点,对温室内复杂的多相流动与传热问题进行了阐述,进而对目前关于温室传热、传质过程的CFD(计算流体力学)研究进行了综述,总结了CFD在温室多相流动与传热传质研究中的优势,并对CFD研究温室多相流系统的前景进行了展望。

受迫内流气体发生的理论及实验关联

受迫内流气体发生的理论及实验关联郭开华，陈阵，舒碧芬，蒙宗信（中国科学院广州能源研究所热泵及空调制冷技术研究中心广州５１００７０）关键词气体发生，多相流，混合物，传热传质１引言在吸收式能量转换系统（如吸收人热泵、制冷机、吸收压缩复合式热泵、卡林纳动力...

极限扩散电流技术测定管内强化传质系数

采用极限扩散电流技术(LDCT)测定管内液体传质系数(k),通过使用静态混合器、筛板和不锈钢θ环填料与筛板耦合体等强化元件,考察了不同强化手段对管内k的影响,研究了气液多相体系的传质过程。实验结果表明,LDCT能较好地测定单相和多相体系的k。在液体流量为1.00m3/h的条件下,空直管中的k为2.38×10-2m/s;使用筛板、静态混合器和填料与筛板耦合体时,k分别为3.64×10-2,3.96×10-2,5.90×10-2m/s。由实验测定的k结合传递类比定律可得到液体传热系数。

水平管绝热吸收过程实验及流动形态研究

以溴化锂—湿空气为介质,在常压下对水平管内两相流绝热吸收过程进行了实验 研究,给出了吸收过程对两相流传热传质及流型的影响趋势。根据实验结果绘制了流型图并 进行了有关参数的关联,在此基础上分析吸收过程对传热传质及流型转换特性影响的机理。

逆流湿式自然通风排烟冷却塔的数值模拟

基于气液两相间传热传质及流动理论,针对冷却塔内不同区域的工作特性,建立了加入烟道后逆流湿式自然通风冷却塔三维数学模型.采用欧拉-拉格朗日方法对塔内连续相和离散相运动进行分析,考察了烟道对冷却塔性能的影响,同时研究不同侧风速度下排烟冷却塔的工作状态,将所得结果与传统冷却塔进行对比.结果表明:常规冷却塔内加入排烟管会增强冷却塔的冷却效果;侧风会减小冷却水在冷却塔中的温降且不利于塔口烟气排放;侧风会加剧冷却塔上部内壁面腐蚀情况.

发动机排气喷雾降温数值模拟与影响因素分析

针对发动机排气喷雾降温问题,基于气-粒两相流理论建立了排气系统内喷雾降温的数学模型,用计算流体动力学方法进行数值模拟,揭示雾滴运动规律和排气降温规律,分析喷雾参数对发动机排气喷雾降温效果的影响。研究发现,喷雾流量、喷雾锥角和雾滴平均直径对排气喷雾降温的影响较大,雾滴的初始温度、最大直径及其尺寸分布的均匀度指数等因素对排气喷雾降温影响较小;提高发动机排气喷雾降温效果,需要将雾滴尺寸控制在一定的分布范围之内,而不能一味减小雾滴平均直径。数值模拟结果与实验结果符合较好。

湿法烟气脱硫塔内传递与化学反应过程CFD模拟

以某330MW燃煤发电机组湿法烟气脱硫塔为研究对象,采用欧拉-拉格朗日方法建立了塔内气-液两相流动、热质交换模型,以溶解平衡、质量守恒及电荷守恒描述浆液内13种溶质组分瞬时化学反应特性,通过用户自定义函数实现流动模型与传质模型、化学反应模型的耦合。基于上述模型预测了脱硫塔内气-液两相流动、液滴蒸发与SO2化学吸收过程,获得了SO2浓度与浆液pH的径向分布特性,详细分析了气-液流动对化学吸收特性的影响,结果表明局部液气比分布特性是影响SO2径向分布的关键因素之一,可通过调控近壁区及主管道区的两相流动状态提高脱硫塔的吸收性能;随着气相侧SO2浓度提高或液滴粒径减小,浆液pH下降速率增大且各化学组分浓度达到稳定状态用时缩短。

不同结构下两弯头脉动热管的数值模拟

脉动热管以其独特的换热优势,在电子器件的散热领域取得了卓越的成效。因此提出一种带有锯齿波纹段的两弯头新型脉动热管,并采用数值方法研究了波纹段的布置位置对脉动热管运行性能的影响。结果表明新结构脉动热管的传热性能和启动特性都优于传统结构的脉动热管。此外,当锯齿段布置在热管两端时,具有较短的启动时间,尤其位于冷凝段时锯齿型脉动热管具有更低的温差和最大的换热量。因此可以认为当波纹段位于冷凝段时,新结构脉动热管具有最优的运行特性。