流动传热

摘要： 本文针对船用化学回热燃气轮机回热通道内碳氢燃料流动传热特性,构建了基于RK-PR立方型状态方程及其混合规则高温裂解态碳氢燃料的热物性计算模型,建立了准一维高温碳氢燃料流动-传热-热裂解计算模型.相关计算结果表明:雷诺数的峰值随着质量流量的增加而向回热通道出口方向增大,对流换热效果增强;回热通道截面内径越大,对流换热系数越小;回热通道长度越小不代表着换热效果越好,换热长度越大,温差越小,即热壁面温度越接近冷流体温度,但回热通道具体长度应根据实际情况来选取.

摘要： 微通道技术是芯片冷却最具前景的技术之一。本文采用数值模拟的方法对比分析了不同孔隙率(ε=0.2~0.8、ε-rise和ε-drop)多孔鳍歧管微通道流动传热特性。结果表明:多孔鳍可以显著降低歧管微通道流动阻力,最高超过20%。但随着入口速度增加,压降降低效果逐渐减弱。在研究的孔隙率变化范围内,ε=0.4和ε=0.6的多孔鳍歧管微通道综合性能更好。基于芯片最高温度评价,ε-rise案例相比ε=0.4案例热阻更低,压降更高;且随着入口速度增加,热阻优势得到强化,压降劣势逐渐缩小。与ε=0.4案例相比,ε-rise案例在压降仅高1.4%的情况下,热阻降低8%。

摘要： 以某重型柴油机的连杆轴承为研究对象,通过仿真计算发现Singhal、Schnerr and Sauer及Zwart-Gerber-Belamri这3种空化模型中,Singhal模型对峰值压力更敏感,用该空化模型探究了进油口位置对空化范围的影响及轴颈和轴瓦之间径向相对运动对油膜空化的影响。结果表明:对于稳态计算模型,沿着轴颈转动方向,最小油膜厚度下游侧出现显著的空化现象,且空化范围受到最小油膜厚度和进油口之间范围的影响;而在动态仿真过程中,当轴间隙减小时,峰值压力逐步增加,在最小轴间隙(1μm)处达到最大(187 MPa);当轴间隙增大时,峰值压力突降,此时在最小油膜厚度下游处将发生显著空化;空化主要发生和消失的过程均发生在轴颈远离轴瓦的过程中,其中当轴间隙约为40μm时空化最为剧烈;随着轴间隙进一步增加,空化程度逐渐减弱,在轴间隙约为110μm时空化消失。

摘要： 良好的热管理设计是保证电池储能装置使用性能及寿命的关键。大容量电池储能装置因电池单体多,内部结构复杂,开展详细的热管理数值分析难度很大。本工作提出了电池模块的多孔介质模化方法,并针对MW级集装箱式大容量电池储能空气冷却热管理系统开展流热耦合数值分析。研究表明,该方法实现了电池舱和电池模块内部流动传热的耦合计算,考虑了其相互影响,能获得更为丰富而准确的热管理系统流动传热特性。各电池模块内的空气流量分配不均,电池舱气流及热量积聚形成的流场、温度场特性,是造成电池模块温度差异的主要原因。本工作提出的研究方法可为大容量集中式电池储能热管理系统的设计和优化提供借鉴。

摘要： 针对航空发动机涡轮导向叶片前缘的结构设计,研究一种异型扰流与狭缝气膜冷却相结合的层板结构,采用正交试验设计方法设计9种冷却结构模型。分析扰流柱形状、扰流柱尺寸与其布置方式、进气口直径、狭缝出口倾斜角等参数对这种新型结构冷却效果的影响,得到各模型的流动传热规律并进行对比分析。分析结果表明:各模型冷却效果接近,第三套模型总压损失系数最小为0.26,壁温最低、换热强度较大且平均冷却效率最高。

摘要： 为研究涡轮叶片尾缘部分楔形通道交错肋流动传热性能,对其进行实验研究.实验应用瞬态液晶测试技术,对比研究了交错肋上、下主表面的局部传热特性,同时用压力扫描阀测得不同雷诺数下的通道压力损失.研究结果表明:尾缘段转折流动配置下,楔形通道交错肋上、下主表面传热差异显著,下主表面平均努塞尔数比上主表面平均高30%以上,尾缘楔形通道内交错肋结构主表面平均换热系数高出针肋结构约46%;交错肋上、下通道之间的交界面处存在强烈的质量交换作用,上、下主表面间断性的高换热区与上、下通道交界面呈现对应关系;随入口雷诺数的增加,通道压降快速增大.楔形通道交错肋压降是针肋的5~7倍,但其换热面积高出针肋107.4%,仍比针肋冷却增加约66%的综合换热性能.

摘要： 螺旋管式直流蒸汽发生器(H-OTSG)因结构紧凑和换热效率高等特点被广泛应用于小型模块化反应堆。本文开展了在不同热功率下的全尺寸H-OTSG热工水力特性试验。稳态传热特性试验结果表明,随着功率增加,H-OTSG平均传热系数先增加后减小。流动不稳定性试验结果表明,随着功率增加,临界入口节流系数降低,即系统稳定性随着功率的增加而提高。开展了H-OTSG稳态传热特性和流动不稳定性的参数敏感性研究,结果表明在热功率较低时平均传热系数对管侧压力和壳侧入口温度不敏感;当热功率大于1.2 MW时,随管侧压力的降低和壳侧入口温度的升高,H-OTSG平均传热系数增加但也降低了系统的稳定性。本文还开展了H-OTSG热工水力特性的数值模拟,验证了一维程序SGTH-1D在预测H-OTSG稳态传热特性和流动不稳定性的准确性。

摘要： 棒束燃料元件子通道间流体存在搅混与横向二次流,流动及阻力特性相较矩形通道、圆管等简单通道更为复杂。核动力舰船、船舶、小型浮动核电站等会受到海浪影响,经常处于倾斜、摇摆、垂荡等瞬变运动下。目前的相关研究多集中在低压工况的研究领域,高温高压自然循环运动条件下的研究较少。本文采用实验研究方法,对自然循环系统摇摆条件下棒束通道内流动传热特性进行了研究,获得了过冷沸腾和饱和沸腾两种条件下摇摆角度和摇摆周期对棒束壁面温度变化和传热系数的影响,并获得了摇摆周期内棒束通道内的传热系数计算关系式。结果表明,饱和沸腾传热系数变化比过冷沸腾的剧烈;在本文实验工况范围内,棒表面传热系数波动幅值随着摇摆幅度的增大而增大;摇摆条件下棒束通道过冷沸腾和饱和沸腾工况时均传热系数基本不变。

摘要： 为了解决颗粒在燃气轮机高温涡轮中的沉积导致叶片的使用寿命、气动效率和冷却性能严重受损,影响燃气轮机的安全性、可靠性和经济性问题,本文结合高温涡轮颗粒沉积相关文献,系统介绍颗粒沉积动力学。通过比较不同研究者使用的沉积模型,介绍了几种颗粒沉积实验台的优势及不足,阐述了影响颗粒沉积的几种主要因素:颗粒尺寸决定其随流性进而影响沉积;存在一种使沉积现象最为严重的临界温度;冷却射流会影响沉积形貌,甚至有助于冷却。颗粒沉积对于叶片冷却的影响,多数情况下颗粒沉积会对叶片冷却造成严重的影响。结合近年相关研究进展,为避免颗粒沉积现象并切实保护高温涡轮叶片提供参考。

摘要： 相比恒定的湍流普朗特数(Pr_(t))模型,四方程模型通过引入湍流时间尺度来考虑液态金属的速度和温度边界层之间的差异性,有望提高具有低普朗特数(Pr)传热特性的液态金属数值传热精度。然而四方程模型的输运形式受限于其复杂的边界条件。为简化湍流变量的边界条件,本研究基于泰勒级数展开和近壁湍流分析方法建立了各向同性四方程■模型。基于开源计算流体力学程序OpenFOAM数值计算了液态金属(Pr=0.01)在三角形排列棒束内不同贝克莱数(Pe)、不同栅距比(P/D)的充分发展流动传热过程。将■模型、Pr_(t)=0.85模型和Kays模型的数值结果与实验关系式进行了对比,结果表明:Pr_(t)=0.85模型过高估计了液态金属的努塞尔数,Kays模型和■模型传热结果介于实验关联式之间;低Pe下Kays模型和■模型预测结果相近,而高Pe下■模型较Kays模型保守;随着雷诺数的增加,平均湍流普朗特数减小;随着栅距比的增加,平均湍流普朗特数增加。基于各向同性四方程■模型,可为简化湍流边界条件和计算液态金属流动传热提供参考。

摘要： 基于连续介质假设,针对去离子水在不同截面形状的硅基矩形微通道中流动传热问题,采用变物性参数设置和数值模拟方法,研究在通道当量直径不变和通道底面宽度不变两种情况下,随着截面高宽比改变,微通道压降、表观平均Nu等参数的变化趋势,分析不同截面的矩形微通道流动传热特性,同时通过热沉底面平均温度和评价因子j/f两个参数共同考量其综合性能.结果表明,在通道当量直径不变的情况下,增大截面高宽比,微通道流动恶化,对流传热强度提升,评价因子j/f下降,热沉底面平均温度下降但趋势渐缓;当通道底面宽度不变时,增大截面高宽比,通道传热特性和热沉底面平均温度与上述情况变化趋势相同,但流动情况好转,评价因子j/f出现阶跃性增长后基本稳定不变.

摘要： 定位格架是支撑燃料元件棒,确保燃料元件径向定位,增加元件棒刚性的弹性构件.除此之外,还能够加强搅混而增强传热,改善堆芯燃料组件的热工水力性能.本文利用CFX软件对含搅混翼定位格架的3x3棒束组件的流动传热进行数值模拟,得到棒束通道内流体流动速度、压降的分布情况,并进行分析.

摘要： 对于应用于火电机组直接空冷凝汽器的扁平翅片管,比较分析了多种湍流模型用于性能数值模拟的可靠性和适用性.通过与直接大涡模拟和实验结果的分析对比,发现选择k-ω SST 模型,能够较好的反映翅片管在不同进风条件下的特性.建立扁平翅片管三维流动和传热物理数学模型,针对实际运行空冷冷凝器翅片管束的倾斜布置以及轴流风机产生的螺旋冷却空气流场,对不同倾斜角度和垂直进风的影响进行了系统的数值模拟分析,获得不同进风风速、进风倾斜角度下翅片管空气侧流动和传热的特性.引入支持向量机算法,对影响翅片管流动传热性能的多种作用因素进行了拟合分析,得出相应的拟合向量.研究结果为进一步研究空冷单元以及空冷岛的运行特性提供理论依据.

摘要： 对大涵道比涡扇发动机V型间冷器流动传热进行了数值研究.计算结果表明:同种排布方式下圆管管内流动的压力损失系数低于椭圆管,为椭圆管的83％,同种管形在顺排下管内压力损失系数略低于叉排,同种排布方式下椭圆管外场流动压力损失明显低于圆管,仅为圆管的42％.同种管型顺排时外流场压力损失系数比叉排下低.温降随着密流比的增加而升高,但增加的幅值逐渐减小.

摘要： 实验研究熔盐套管蒸汽发生器环形通道内熔盐的对流传热性能，其中熔盐进口温度290-400°C，雷诺数5800～11000。研究发现熔盐主流区温度沿流动方向降低且存在指数函数分布规律，同时熔盐换热过程存在着较大的换热温差，最大温差达160°C。研究发现变粘度特征对熔盐流动传热有重大影响，以此提出变粘度传热关联方程。根据实验结果和变粘度传热关联方程拟合得传热实验关联式，计算结果与实验值偏差小于20%。

摘要： 太阳能利用效率与太阳墙供暖效果紧密相关,为了提提升太阳墙对太阳能的利用效率,本文提出一种双风道太阳墙.通过CFD软件对传统单风道太阳墙和双风道太阳墙内不同风量下集热器内空气换热特性进行数值模拟.研究结果表明:随着风量的增加,太阳墙的效率逐渐提高,集热板的温度逐渐降低,空气与集热板对流换热系数逐渐升高;对比传统单风道太阳墙,双风道太阳墙相对于单风道太阳墙瞬时集热效率提升显著,最高可达14.12％.

摘要： 本研究基于FLUENT和HTRI软件进行管壳式换热器壳程的计算，以HTRI验证及支持CFD计算，并用CFD细化及比较HTRI计算，同时将针对发现的若干细节问题及差异进行讨论。作为工业应用中最常见的一种换热器-管壳式换热器，因具有结构简单、承压能力好、型式多样的特点，故其大量应用于各种需要换热设备的场合。本研究分别在CFD和HTRI中进行相应的设置,使得CFD和HTRI计算条件相同并得到了相近的计算结果.利用CFD的详细计算结果,得到了不同区域的压降和传热系数,并与HTRI进行了对比,CFD与HTRI计算结果相近，证明了本研究方法的可行性与可靠性。通过CFD得到了壳程不同区域的压降和传热系数并与HTRI进行了比较。CFD可作为HTRI的补充，以进行流场更深人的分析研究。HTRI在错流区、窗口区节点的计算采用了算术平均处理，虽对换热器整体设计无影响，但毕竟与实际不相符。经典流路模型中A路流的处理过于理想化。

摘要： 本文数值研究了矩形柱鳍旋转角度对微通道热沉的冷却性能及内部流动与换热的影响;并采用能效因子及场协同理论对柱鳍旋转角度进行了优化分析.基于热沉和矩形柱鳍结构的对称性，本文在矩形柱鳍绕其中心轴线旋转角度θ由0°至45°的变化区间内建立了6种物理模型.模拟结果表明,在所研究的结构参数及工况内，随着矩形柱鳍旋转角度的增加,微通道热沉内的对流换热系数及对发热芯片的冷却效果均呈先增大后减小的趋势,最佳对流换热状态出现在柱鳍旋转约30°时的物理结构模型中,此时微通道热沉内对流换热能效因子也达到最大.此外从场协同理论的角度对热沉的冷却性能进行评价,微通道热沉内部流场的场协同角受矩形柱鳍放置角度的影响呈现分布不均现象,而整体上优化柱鳍放置角度约30°后流场与热流场协同性达到最佳,场协同数也在此时达到最大值,呈现最佳场协同效果.

摘要： 随着主动间隙控制用气引入，高压涡轮机匣内部存在多种流动方式，特别是冲击孔带来的气流流动泞致机匣内部的流动情况比较复杂，而发动机涡轮机匣的传热分析一直是热分析中的一个难点，为了能够获得机匣内部的流动换热情况,需要对其进行数值研究.本文利用商用软件CFX对其内部的流动换热情况进行了数值分析,以初步了解其内部的流动换热情况.并完成了180°高压涡轮机匣模型的CFD数值分析,状得了腔内的压力、温度和流量分布情况.指出机匣主要冷却的部位是机匣靠近高压涡轮外环的加强肋，因为该处的热容最大，其变形比其他部位滞后，因而要加强冷却。

摘要： 随着主动间隙控制用气引入，高压涡轮机匣内部存在多种流动方式，特别是冲击孔带来的气流流动泞致机匣内部的流动情况比较复杂，而发动机涡轮机匣的传热分析一直是热分析中的一个难点，为了能够获得机匣内部的流动换热情况,需要对其进行数值研究.本文利用商用软件CFX对其内部的流动换热情况进行了数值分析,以初步了解其内部的流动换热情况.并完成了180°高压涡轮机匣模型的CFD数值分析,状得了腔内的压力、温度和流量分布情况.指出机匣主要冷却的部位是机匣靠近高压涡轮外环的加强肋，因为该处的热容最大，其变形比其他部位滞后，因而要加强冷却。

摘要： 本发明公开了一种单向循环流动的脉动热管传热系统及其传热方法，包括直流电源、离子牵引定向管、中空闭环脉动热管回路、离子牵引定向管包括多个发射极和集电极，发射极与集电极之间交错依次排列并以密封绝缘的方式连接；发射极连接直流电源的正极，集电极连接直流电源的负极。发射极与集电极之间形成强电场，气态工质和工质液态在强电场作用下，受电流体动力拖动，沿离子牵引定向管的轴向方向作定向移动，并推动气态工质和工质液态，在中空闭环脉动热管回路内作单向循环流动；从而完成气态工质和工质液态在蒸发区与冷凝区之间不断流动、交换，完成传热。本系统技术手段简便易行，应用领域广，具有积极地技术效果和推广应用价值。

摘要： 在传热管(41)的管主体(42)的外侧，设置有覆盖管主体(42)的一部分或全部的第一覆盖层(44)，在该第一覆盖层(44)的外侧设置有覆盖第一覆盖层(44)的一部分或全部的第二覆盖层(45)。第一覆盖层(44)通过对管主体(42)实施堆焊、由延展性大于第二覆盖层(45)的材料形成。第二覆盖层(45)通过对第一覆盖层(44)实施堆焊、由硬度高于第一覆盖层(44)的材料形成。

摘要： 本发明公开了一种氟利昂流动沸腾传热通用实验台架及实验方法，该实验台架包括主实验回路、冷却回路以及温度和压力测点；该实验方法包括：S1：实验开始前需对整个实验台架进行捡漏，确保高压下无泄漏，实验台架采用充氮气的方式进行充压检漏；S2：确保无漏点后，对台架进行抽真空处理，保证台架无其他不凝性气体；S3：使用氟利昂加注模块对台架进行加注，直到台架中氟利昂全部液化；S4：使用氮气加压模块对稳压器进行充压，直至达到所需的压力；S5：打开气动阀，启动磁力变频泵后，启动水冷机、直流电源和交流电源；S6：调节主实验回路的压力、流量和实验段进口温度至所需值开始进行实验。本发明实验台架具有宽范围和多架构的特点。

摘要： 本发明提出了一种用于流动沸腾传热实验研究的排气装置，涉及热交换器用管性能测试领域，其包括：加热元件、气体入口端、第一出口法兰、第一密封绝缘垫、导电盘、排气连接端和第二出口法兰，气体入口端的上方设置排气连接端，气体入口端和排气连接段之间设置导电盘，导电盘上设置加热元件，排气连接段与第二出口法兰连通，气体入口端一侧设置第一出口法兰，本发明解决开展流动沸腾传热实验中，出口端存在局部死区，汽相聚集，传热恶化，引发局部熔融，导致装置失效问题。通过该出口端排气系统，可以有效实现局部聚集汽相的有效排出。

摘要： 披露了一种用于对控制阀(110)进行控制的方法，其中该控制阀(110)被配置成控制传热流体到热能提取单元(108)的流动。该方法包括：审核该控制阀(110)的需求信号(S402)；检查该需求信号是否指示将该控制阀(110)设定在该控制阀(110)的滞后区间中(S404)；以及在该需求信号指示将该控制阀(110)设定在该滞后区间中时，交替地将该控制阀(110)设定在该滞后区间之上的打开状态中以及将该控制阀(110)设定在关闭状态中(S406)。

摘要： 本发明公开了用于流动传热、流动不稳定和沸腾临界实验的装置和方法，解决了现有技术中没有能够同时在一种装置中开展流动传热、流动不稳定和沸腾临界实验的问题。本发明的装置包括堆芯通道实验本体组件、换热器、冷却剂循环泵、预热器；所述堆芯通道实验本体组件为两组，一组由第一流量调节阀、第一流量测量装置和第一堆芯通道实验本体沿着流动方向顺次串联组成；另一组由第二流量调节阀、第二流量测量装置和第二堆芯通道实验本体沿着流动方向顺次串联组成；两组堆芯通道实验本体组件并联设置在循环回路上；所述循环回路上还设置有稳压器。本发明可在同一实验装置上实现核反应堆堆芯通道流动传热、流动不稳定和沸腾临界的实验研究。

摘要： 本发明公开了考虑水膜流动传热的部件电加热三维防冰数值模拟方法，包括如下步骤：对部件进行三维防冰两相流建模；利用商业软件对该部件的防冰两相流计算域进行网格划分；求解雷诺平均N–S方程获得空气流场；求解过冷水滴运动方程，并计算部件表面的局部水收集系数；求解部件防冰表面水膜流动的连续方程、动量方程和能量方程，计算部件表面的水膜流动、传热与相变；将水膜流动传热与相变计算得到的能量项作为部件表面的源项，进行部件外部空气流场和内部固体导热方程耦合求解，得到部件防冰表面的温度，本发明采用数值模拟的方法，准确高效的模拟部件的三维防冰过程，为三维电加热防冰的工程分析奠定重要的基础。

摘要： 本发明公开一种高效模拟大型天然气管网流动传热的方法，涉及天然气管网数据模拟领域，本方法在使用SIMPLE算法来求解控制方程的基础上，结合离散矩阵的稀疏性与管网结构特点，利用循环三对角矩阵求解算法与开源向量库，构建了管网中管道节点分开模拟的方法，从而加快了计算速度。本方法结合离散矩阵的稀疏性与管网结构特点，利用循环三对角矩阵求解算法与开源向量库，构建了管网中管道节点分开模拟的方法，从而加快了计算速度。

摘要： 本发明提供一种多功能小流量液态铅铋与SCO2流动传热研究的实验系统，包括液态铅铋合金试验段、超临界二氧化碳试验段和液态铅铋合金和超临界二氧化碳耦合试验段；所述系统可以实现液态铅铋合金与SCO2耦合传热实验研究，液态铅铋合金流动传热实验研究和SCO2流动传热实验研究。本发明实验系统可以对液态铅铋和超临界二氧化碳两种工质分别进行流动及传热机理试验研究，也可以在试验系统中实现小功率的液态铅铋合金和超临界二氧化碳耦合传热特性研究，该实验系统发明，不但可以弥补研究液态铅铋和超临界二氧化碳传热实验数据缺乏，更利于新型高效紧凑的液态铅铋合金和超临界二氧化碳耦合传热换热器研制。

摘要： 本发明公开了一种高温热管启动及流动传热通用实验台架及实验方法，该实验台架包括主实验回路、冷却回路以及温度和压力测点；该实验方法包括：S1：实验开始前需检查整个实验台架各阀门开闭情况，确保主路及旁路畅通；S2：实验开始前需对整个实验台架进行捡漏，确保高压下无泄漏，实验台架采用充去离子水的方式进行充压检漏；S3：启动柱塞泵，调节背压阀压力至20MPa，观察是否有漏点；S4：确保无漏点后，启动水冷机、直流电源和交流电源；S5：调节主实验回路的压力、流量和实验段进口温度至所需值；S6：调节实验段加热功率至所需值。本发明实验台架具有宽范围和多架构的特点。