倾斜平板通道自然对流的抽吸流率与换热

本文给出了空气在倾斜平板通道中自然对流抽吸流率和换热的实验结果。试验表明,由于变物性的影响,抽吸流率随△T的变化,先是随△T增大而增加,当△T超过一定值后,抽吸流率趋于定值不再变化。实验发现,在通道倾斜角较小时(θ≤30°),倾斜通道自然对流换热强度对通道的倾斜角度并不敏感,但是随着通道倾斜角度的进一步增大,努谢尔特数明显减小。拟合了适于不同倾斜角、不同瑞利数及b/L下的准则关系式,对设计计算有一定价值。     

矩形通道内置加热板混合对流的实验研究

通过实验研究了中心截面带有加热平板的水平和倾斜矩形通道入口段的混合对流换热,该矩形通道和加热平板均采用高热导率材料制作,矩形通道外壁面绝热.实验过程中Re从334变化到1 911,管道倾角从-60°增加到60°.实验数据处理时采用壁面均匀恒定热流边界条件,处理结果与相关文献吻合较好.通过实验得到了管内平均Nusselt数和压力损失的分布.实验结果表明:换热系数是充分发展层流混合对流的2到3倍;当Re增加时,管内换热系数增加,压损随之增大;当Re较小时,换热系数和压损均随倾角的增大显著增大;当Re约增加到1 800时,角度变化对换热系数和压损的影响很小.     

热流密度比对环形窄缝通道内单相水换热特性的影响

对双面加热环形窄缝通道内单相水处于充分发展流动情况下的对流换热特性进行了数值计算．计算结果表明，环形通道内、外壁加热热流密度比的不同，对环形通道内、外壁与单相水的对流换热特性有着显著的影响．当内、外壁加热热流密度比较小时，内壁的换热强于外壁，随着内、外壁加热热流密度比的增大，外壁的换热得到增强．但是，当内、外壁加热热流密度比增加到一定程度时，外壁的对流换热特性将超过内壁的对流换热特性．此外，环缝间隙的减小将导致环形通道的换热性能下降．     

倾斜单管和管排自然对流换热的实验研究

对倾斜单管和倾斜管排的自然对流换热进行了实验研究。试验管的外径为40毫米,长800毫米。试验在恒热流条件下进行,R_(αL)的范围是5×10~8～3×10~9,倾斜角度为θ=0°(水平放置),15°,30°和45°。对于倾斜管排,在每一倾斜角下进行了七种s/d的试验。根据实验结果,拟合了适用于倾斜角度为0°～45°、流动状态为紊流时的倾斜单管的自然对流换热通用准则关系式,填补了现有实验数据的空白。试验还揭示了不同倾斜角度下倾斜管排中各管的N_(u_L)随s/d的变化规律。试验发现,尽管倾斜单管的换热总比相应条件下水平单管差,但是在θ不太大时,倾斜管排的平均换热系数不仅不比水平管排低,而且可高出5～6%。因此,就工程实用来说,当换热器的水平尺寸受限制时,将自然对流换热管排布置成倾斜的方式是可取的。此时,从工程实用的观点,倾斜管排的换热完全可按相同条件下的水平管排的公式计算。用Mach-Zehnder干涉仅获得了流场显示图像,对合理的解释试验结果及进一步建立理论模型提供了依据。     

一种具有全局最优的神经网络BP算法

建立了描述上半周加热、下半周绝热不均匀热流边界条件下的水平管内受迫层流与自然对流叠加的混合对流换热的数学模型。该模型考虑了管壁导热和流体的变物性，研究了不同流体（水和乙二醇水溶液）、不同热流方向对对流换热的影响。同时也进行了上半周加热、下半周绝热边界条件下的水平管内混合对流换热的实验研究。理论和实验研究的结果都表明了，重力场对水平管内流体层流对流换热的影响，为在地面重力场中进行模拟太空微重力环境中的空间辐射器的传热实验研究提供了必要的理论和实验依据。     

倾斜下表面过冷池沸腾实验研究

倾斜下表面的沸腾换热可模拟球形下表面的沸腾换热 ,这对严重事故下压水反应堆压力容器的非能动保护非常重要 .对大气压力下倾斜下表面的过冷池沸腾换热进行了实验研究 .对不同倾斜角度通过实验进行了观察和测量 .结果表明 ,倾斜角对换热系数的影响仅在小倾斜角时较大 .给出了不同倾斜角下换热系数和热流密度的拟合关系式 .这些关系式可用于压水堆堆芯熔化时压力容器非能动保护研究     

非能动安全壳冷却系统换热器内冷凝换热模型研究

为研究核电站非能动安全壳冷却系统换热器内含不凝性气体的蒸汽在水平管内强制对流冷凝换热特性,基于Peterson扩散层模型,结合传热传质方程推导,对冷凝换热过程各环节分别进行建模,并同时考虑抽吸效应、液膜非均匀分布和气液界面粗糙度对局部换热能力的影响,最终得到了能够预测蒸汽局部凝结换热系数的计算程序。研究结果证实,该程序可以很好地反映管内各换热环节的变化规律,对管内局部换热系数有着较高的预测精度。此外计算结果表明随着管内气体冷凝过程的推进,各环节换热能力会逐渐发生变化,影响总换热过程的主要热阻也相应随之变化。     

倾斜矩形肋通道内流动与传热的数值研究

采用数值方法,对恒温加热时矩形肋通道内的流动与传热进行了研究,系统地考察了雷利数、倾角、高宽比、导热壁厚度及导热系数对肋通道内自然对流的影响,揭示了矩形肋通道的换热机理与规律。     

非能动余热排出换热器传热特性研究

针对反应堆非能动余热排出换热器的特点,通过实验研究对比分析了5根换热管在自然对流、过冷沸腾和大容积核态沸腾状态下的换热特性.在相同的实验状态下,整体针翅管的沸腾换热系数是光管的2倍,是低肋管的1.6倍;在自然对流区和过冷沸腾区,低肋管的换热特性优于光管和多孔管.     

竖直通道内饱和蒸汽凝结换热数值模拟

在依靠自然循环驱动的小型模块化反应堆主回路以及反应堆非能动安全系统中，冷凝换热是热交换过程的重要一环，因此对冷凝换热过程的深入研究和分析对提升换热效率、保障堆芯安全至关重要。该文基于格子Boltzmann方法，采用伪势模型，模拟研究了二维通道内静止饱和蒸汽在凝结过程中的流动和换热特性。结果表明：蒸汽冷凝会自发驱动蒸汽流动，蒸汽质量流速与通道宽度和凝结过程中的热流流量有关，保持壁面温度和通道宽度恒定状态下，液膜发展阶段壁面热流较大时，蒸汽质量流速增长较快；通道较窄时，入口处蒸汽平均质量流速初期增速较快但迅速达到稳态，通道宽度为150时的稳态入口平均质量流速约是通道宽度为500时的80.0%。对接触角的分析表明：亲水壁面上的液膜厚度受壁面亲水程度影响较小，壁面接触角为51°时出口处液膜厚度与接触角为72°时的相等。普通疏水壁面上珠状凝结难以维持，被液膜覆盖后相较于亲水壁面传热速率较慢，液膜滑移出计算域之前，壁面接触角为127°时壁面平均热流密度最大值约是接触角为51°时的75.8%,并随液膜滑移逐渐降低，但液膜受重力去除后再形成的过程能在一定范围内强化传热速率。     

水平环状扇形通道内自然对流的数值计算

对水平放置环状扇形通道在内、外管壁为恒热、冷温度，及两侧壁为绝热的边界条件下件下自然对流换热的数值计算，得出了偏转角、扇角、半径比及Ｒａ数对当量导热系数Ｋ∞的影响，基本揭示了各种环状扇形通道内的自然对流换热规律，对工程实际应用有很强的指导意义。     

不同冷热壁面对方腔内对流换热影响的格子Boltzmann模拟

基于格子Boltzmann方法，选取多弛豫时间(MRT)模型对具有局部冷热壁面立体方腔中的三维自然对流换热进行模拟研究。分别采用三维D3Q19模型描述速度场，D3Q7模型描述温度场，研究不同瑞利数Ra（10³≤Ra≤10⁵）和局部冷热壁面位置变化对三维方腔内自然对流的影响。结果表明：冷热壁面的布置方式对流动换热有显著影响，且瑞利数Ra越大，其影响效果越明显。其中，冷热壁面均处于中间位置（工况5）的自然对流换热能力最强，并且随着Ra逐渐增大，自然对流能力增强，流线逐渐复杂。在相同工况条件下，随着Ra增大，平均努塞尔数Nu_av也逐渐增加，换热能力增强。在相同Ra条件下， 工况5的Nu_av最大，表明其自然对流换热能力最强。     

竖直窄环隙流道自然对流过冷沸腾实验研究

以水为工质，在常压下对竖直窄环隙流道进行了内侧加热自然对流过冷沸腾换热实验研究．实验考察了入口过冷度和热流密度对过冷沸腾换热系数的影响．结果表明，当热流密度一定时，换热系数随入口过冷度的增大而减小，而且，当入口过冷度变化趋势不同时，所对应的换热系数也不相同．另外，当入口过冷度为定值时，换热系数随着热流密度的增加出现非单调变化．     

水平圆管在大空间内自然对流换热的实验与数值分析

通过实验与数值计算相结合的方法,对大空间水平圆管的自然对流换热过程进行研究.实验得出圆管自然对流换热系数随管壁温度的升高而增大,并拟合了实验条件下的自然对流换热实验关联式.以Fluent为平台,对水平圆管在大空间内的自然对流换热进行数值分析.结果表明,自然对流换热强弱取决于圆管壁面与周围流体温差的大小,温差越大,自然对流流动发展越快,最大流速越大,圆管周围空气在温差产生的浮升力驱动下形成不断上升的气流.     

环形窄缝通道内弥散流换热的理论计算

在充分考虑干涸后弥散流区域液滴、过热蒸汽以及加热壁面间的各换热过程的基础上，提出了一个预测环形通道弥散流换热的理论模型，同时针对1．0、1．5和2．0mm间隙的环形实验段进行了干涸后换热实验研究．计算结果表明：在弥散流中，蒸汽与加热壁面间的强迫对流换热起主导作用，占总换热量的90％左右；液滴与壁面接触换热、液滴与蒸汽问的换热对总体换热有一定影响；在该研究工况范围内，可以忽略辐射换热的影响．理论模型的预测值与实验值符合较好，说明该理论模型可以用来预测环形窄缝通道内的干涸后换热。     

燃气透平叶片树状分形内冷微通道的换热特性实验研究

针对燃气透平叶片内部对流冷却特点,基于能量输运原理和分形几何理论生成了适用于叶片内部流体输运的分形网络,并设计了4级T型树状分形分叉微通道内冷结构。在建立的透平叶片内冷微通道对流冷却实验平台上,研究了通道进口雷诺数和加热功率对空气的努塞尔数、摩擦系数和强化换热因子的影响。结果表明:当雷诺数从194增大到19 400时,空气的平均努塞尔数增大148.5%,摩擦系数从0.78减小到0.009,最大强化换热因子在通道进口雷诺数为17 300时获得;加热功率从10 W增大到110 W时,平均努塞尔数降低35.9%,而摩擦系数几乎不变,加热功率为10 W时具有最佳的强化换热特性;分叉结构耦合共轭传热效应显著提高了第2、第3级微通道的当地努塞尔数;相比于前3级通道,末级通道的换热性能受雷诺数和加热功率的影响更为突出。     

小尺寸物体自然对流换热的数值模拟

本文将三维附面层方程抛物型化，对不同尺寸的等温小加热块自然对流换热进行了数值模拟，并用来研究微电子集成电路芯片的冷却问题。     

水平环缝内冷水自然对流换热实验

对水平环缝内冷水自然对流换热性能进行了实验研究.水平环缝宽度为6～18 mm,外壁温度维持0℃,换热温差为2～24℃.结果表明,在实验范围内,内壁面的平均表面传热系数随环缝宽度的增大而增加;当温差小于4℃或大于8℃时,平均表面传热系数随温差的增大而增大,在4～8℃范围内,随温差的增大而减小.采用逐步线性回归方法,得到了内壁传热关联式.     

强化传热管内的自然对流沸腾换热

对普通缩放管、改型缩放管和光滑管进行了自然对流沸腾换热的实验研究，得到了这三种传热管的沸腾换热系数与热流密度的关系、实验结果表明，普通缩放管和改型缩放管的自然对流沸腾换热系数分别是光滑管的1．06倍和1．25倍，改型缩放管的自然对流沸腾换热系数比普通缩放管提高18％，并分析了改型缩放管比普通缩放管沸腾换热性能好的原因。该改型缩放管特别适用于自然对流沸腾换热的场合。     

底部加热多孔介质内传热数值研究

为了研究底部加热多孔介质方腔内的自然对流传热,采用整体求解法对方腔内的温度场和流场进行了数值模拟计算,着重分析了瑞利数Ra对多孔介质方腔内自然对流换热特性的影响.计算结果表明:随着Ra数的逐渐增加,对流换热开始占主要作用,等温线变得扭曲;流线由逆时针单胞对流逐渐变化为正反两个双胞对流,流动出现分叉现象,温度场和流线相互对应.平均Nusselt也随之增大,换热效果得到增强.