水平矩形通道内纵向涡发生器强化换热的研究

研究了在较低壁温（小于120℃），Re＝800－7000以及空气介质强迫对流的情况下，水平加热片上安装三角形涡发生器的强化换热效果，实际结果表明：纵向涡发生器是强化平板紧凑换热器气侧换热的有效形式，发生器布置的方式、排放以及攻角都会影响强化换热效果。  

纵向涡发生器强化换热的场协同分析

通过在流道内安装三角形涡发生器可以产生纵向涡旋。本文以场协同理论为指导讨论了在较低壁温（小于120℃）条件下、Re在800－7000范围内，空气介质在强迫对流的情况下，水平加热片上安装三角形涡发生器的强化换热机制。  

纵向涡发生器对矩形窄通道内对流换热的影响

针对反应堆堆芯板状燃料元件冷却通道内的强化传热问题,对带有周期性分布纵向涡发生器(LVGs)的水平矩形窄通道内的流动与换热进行了实验研究,得出了雷诺数在3×103~2×104的范围内LVGs安装形式(一侧带LVGs或两侧带LVGs)对水的流动与换热特性的影响规律.结果表明:带有周期性分布LVGs通道的平均努谢尔数比光通道的高25%~35%,但阻力系数也比光通道的高.在3种不同比较准则(相同质量流量、相同压降及相同泵功)下,两侧带同向LVGs通道的综合性能好于单侧带有LVGs通道的综合性能.LVGs能够破坏热边界层,带走更多的热量,从而降低板状燃料元件的温度和堆芯的烧毁率.  

管内纵向涡强化换热的阻力特性

为探讨管内纵向涡强化换热的阻力特性，通过理论分析和实验研究，分析了管内雷诺数以及涡发生器的安放位置、间距、高度等参数对管内阻力的影响，得到了管内阻力的拟合公式，并列出图表进行比较分析，进而得到了管内纵向涡发生器强化传热的规律和阻力特性，结果表明：在同一雷诺数下，阻力系数随间距的变化呈一次线性关系；间距相同时，较高的发生器高度对雷诺数较大时的传热有更显著的强化效果；小于纵向涡影响区域的间距设置对于强化换热是不可取的。  

凹陷涡发生器形状对湍流流动与传热性能的影响

利用数值计算方法研究了分别具有球形、椭球形、倾斜椭球形以及泪滴形凹陷涡发生器阵列表面的湍流传热与流阻性能.采用湍流模型Relizablek-ε、SST (Shear Stress Transportation)和Standard k-ω模拟凹陷涡发生器表面的湍流传热与流阻性能,并与其实验结果进行对比,确定了Standard k-ω是研究凹陷传热和流动的最精确湍流模型.同时,通过数值计算分析了4种凹陷结构在雷诺数为8 500～60 000下的传热、流阻和流动特性,利用Matlab软件对数值计算结果进行后处理.结果表明:与充分发展的光滑通道内湍流流动相比,球形凹陷通道的传热性能提高了约40％,摩擦因子增加了约70％;椭球形凹陷通道的传热性能提高了约30％,摩擦因子增加了60％左右;倾斜椭球形凹陷通道的传热性能提高了约40％,摩擦因子增加了60％左右;泪滴形凹陷通道的传热性能提高了约70％,摩擦因子增加了约1倍,即泪滴形凹陷通道的传热性能和综合热性能最佳.  

变管径空冷凝汽器空气侧换热特性研究及优化

针对四排等管径圆管直接空冷凝汽器冬季因换热不均易产生冻结的情况，提出了采用变管径翅片管束的思想。用计算流体力学（CFD）方法，对变管径翅片管束的流动换热特性进行数值模拟。研究发现,变管径翅片管束相比于等管径翅片管束，换热均匀性大幅提升，综合性能也有所提高；为提高该类换热器换热性能，将管束排布方式由近等边变化到近等速，凝汽器综合性能增大而换热均匀性变化不明显；在近等速排列变管径管束的翅片上加装涡发生器，综合性能进一步提高，换热均匀性对雷诺数的敏感性有所改变。