超导材料Y123生长时的流动、传热与传质特性

为了了解超导材料YBa2Cu3O2-x(Y123)Czochralski法晶体生长时的流动、传热与传质特性,利用有限差分法对Ba-Cu-O熔体中单相Y123晶体生长时的流场、温度场及钇浓度场进行了非稳态二维数值模拟,模拟计算的格拉晓夫数范围是Gr=4.91×105～3.92×106.结果表明:当Gr数较小时,流动为稳态流动,随着温差的增加流动将失去其稳定性,转化为振荡对流.     

低温冷柜应用真空隔热板节能效益的研究

为提高隔热效果,用VIP+PU的复合隔热体代替纯PU隔热,以某型号低温冷柜为对比机,构建与对比机同设备同几何尺寸的样机.样机墙体和底部均用VIP+PU复合层做隔热,墙体外表面VIP面积覆盖率达86.5%,底部内表面VIP面积覆盖率达84.5%,顶盖用80 mm厚纯PU隔热.对样机与对比机(80 mm厚纯PU隔热)进行同工况下的能耗对比测试.测试结果显示,在箱内放置相同标准负载("M"包)的情况下,冷柜内平均温度为-18℃时,样机比对比机节省电耗13.9%.     

部分开口空腔内自然对流传热的数值研究

本文描述具有部分开口的方形空腔内的非稳态及稳态的二维层流自然对流传热的数值分析结果。方形空腔由两个水平绝热壁、一个竖直加热壁而另一个竖直壁为冷壁但具有变化的开口度组成。数值结果覆盖了雷利数Rα=10~3～10~6及开口度Y_0=0.0～1.0。结果表明开口度对空腔内的自然对流流动与传热有显著的影响,且影响的程度随雷利数改变而变化。     

开口空腔内湍流自然对流与表面辐射的耦合传热

对具有单个加热壁的二维方形开口空腔内的湍流自然对流与表面辐射的耦合传热进行了数值研究。结果表明,辐射强烈地影响腔内的流场及温度场,它既可增强也可减弱空腔的湍流自然对流换热;不同Rayleigh数和温差比下,空腔的总换热率及辐射所占份额均呈现不同的变化规律。     

水平环缝内低温工质自然对流传热实验装置的研发

针对工业领域中常见的低温工质自然对流传热现象,该文研发了一套用于水平环缝内低温工质自然对流传热实验的装置,介绍了实验装置的结构和原理,并进行了初步的性能测试。结果表明,利用该装置测得的实验数据精度较高,能够满足相关实验要求。该装置可同时用于水平同心和偏心环缝内低温工质自然对流传热实验研究。     

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.     

垂直密闭容器内辐射与自然对流的耦合传热

用数值方法研究垂直密闭容器内，半透过性流体在辐射光的照射下产生的自然对流现象对其对热传递的影响，建立基于二维假设下的流动流动和热量传递的稳态数学模型，并用有限差分法进行数值求解，得到了等温线和流线图。结果表明，流体的自然对流和传热受流体的光学厚度的影响，理论计算与实验结果比较表明两者吻合。     

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.     

真空隔热板用于低温冷柜的漏热实验设计与分析

对真空隔热板和传统保温材料聚氨酯制成的两种低温冷柜进行了漏热实验分析.完成了低温冷柜温度闭环控制系统的设计.利用冰蓄冷空调系统调节测试室的温度,采用自适应参数的PID温度调节器控制低温冷柜内的温度.开发完成的软件运行可靠、人机交互界面友好、数据可动态显示并存储和打印.实验结果表明,低温冷柜隔热层用真空隔热板部分替代聚氨酯具有更好的热工性能和节能效果.     

通孔金属泡沫中的空气自然对流传热实验研究

对水平面上通孔铜金属泡沫中的空气自然对流进行了实验研究,研究了金属泡沫孔隙率和孔密度对总传热热阻的影响.研究结果表明:与光表面相比,金属多孔表面有效地强化了自然对流散热,使总热阻至少减小20%左右.金属泡沫传热面积和自然对流流动阻力均受孔隙率和孔密度的影响.在较小的孔隙率(ε=0.9)下,对所研究的两个孔密度(400 m->和1 600 m-1),格拉晓夫数Gr存在一个转折点,当Gr小于该转折点值时,孔密度较大的金属泡沫自然对流热阻较小,而当Gr大于该转折点值时,孔密度较小的金属泡沫热阻较小.在较大孔隙率(ε=0.95)及实验所测的Gr范围内,孔密度较大的金属泡沫热阻一直较小.在所研究的两个典型孔密度(800 m-1和1 600 m-1)下,孔隙率较小的金属泡沫热阻较小,但是在1 600 m-1时,其热阻减小量要明显大于800 m-1时对应的减小量.     

水平微细圆柱表面与水自然对流换热的实验研究

采用焦耳加热法对不同尺寸的水平微细铜丝在水中加热,并将实验得到的努谢尔特数Nu与常规尺寸下经典准则关系式的计算值比较.实验结果表明,在相同壁面过热度下,实验Nu数要小于经典准则关系式的计算值,并且实验Nu数几乎保持不变.这说明微细铜丝与水的换热由对流为主转变为对流与导热共同作用为主或是纯导热,从而导致了实验值小于常规尺寸下的理论计算值.     

自然对流对螺旋管内湍流对流换热影响

采用控制容积有限元法对有自然对流影响的螺旋管内三维湍流对流换热问题进行了数值分析研究.螺旋管内湍流对流换热利用RNGκ-ε湍流模型进行模拟,近壁处湍流利用非平衡壁面函数法处理.数值迭代计算过程中,利用SIMPLEC算法求解速度与压力的耦合.数值计算详细揭示了螺旋管进口段内湍流混合对流换热的发展过程以及自然对流对传热努塞尔数的影响.     

用格子Boltzmann研究多孔介质内的自然对流换热问题

用格子Boltzmann方法研究了方腔内二维多孔介质由于不均匀温度分布产生的浮力效应而引起的自然对流传热问题.通过数值模拟得到了多孔介质内流体的流场和温度场.详细讨论了孔隙度对自然对流传热的影响,并对孔隙度变化情况下的自然对流传热问题也进行了探讨.研究结果表明,在孔隙度恒定,且Da数比较小(≤10-6)的情况下,当Ra数较低时,孔隙度对自然对流传热的影响很小,当Ra数足够大时需要考虑孔隙度变化的影响;而在Da数较大(≥10-2)情况下,孔隙度对自然对流传热的影响非常明显.在孔隙度线性变化情况下,中间孔隙度c对自然对流传热有一定的影响,且对流与传热随着c的增大而变得剧烈.     

管翅式换热器流动和换热的低阶模型模拟

采用最佳正交分解技术(POD)建立管翅式换热器的低阶模型,通过数值模拟的方法得到管翅式换热器在雷诺数为100~2 000时的流场和温度场。通过对系统样本实施最佳正交分解得到该物理问题的POD基函数和谱系数。POD基函数具有能量最优的特性,即在重构公式中使用较小的截断自由度可将原物理问题的解准确地表示出来,重构公式在非设计参数时的谱系数由线性插值的方法得到。研究结果表明,基于POD的低阶模型可以快速、准确地预测出管翅式换热器内的温度场和速度场,计算时间仅为SIMPLE算法的1/1 200。     

自然对流气体的摆特性与浮升力

发现了密闭腔中自然对流气体有摆现象。论证了自然对流气体的浮升力及其与温度变化的关系,指出利用在浮升力作用下自然对流气体的摆特性能敏感加速度和倾角。     

考虑空气垂直湍流热交换和空气水平流动热交换的近地层空气温度计算模型

为了解决城市区域近地层空气温度计算问题,将近地层空气在垂直方向上划分为若干层,针对每一层空气建立能量平衡方程,在方程中考虑了垂直方向上的湍流热交换作用和水平方向上的来流空气热交换作用,通过与下垫面和建筑墙面能量方程的联合求解可以得到近地层空气温度的垂直分布。采用广州地区小尺度区域（水平范围小于500米）和大尺度区域（水平范围大于1000米）夏季的测试结果对模型计算结果进行验证。结果表明,该模型计算结果与测试结果比较接近,比较样本中最大平均相对误差为3.62%。因此,该模型在预测城市区域近地层空气温度方面具有一定的准确性,可以用于城市热岛和热环境的理论分析工作。     

蓄冰柜在密闭空间中的降温除湿性能分析

为保证密闭空间内环境的温湿度在人员可接受的范围内,参照矿用救生舱降温除湿技术,基于fluent数值模拟与理论计算,研制了一种新型蓄冰柜降温除湿装置。该装置采用模块化设计,可以根据负荷的变化调整蓄冰模块的数量,电力中断情况下可取出蓄冰模块进行自然对流降温除湿,融化后的水可以供人员饮用。通过实验,得到了蓄冰柜在强制对流工况下的降温除湿特性及其保温性能,结果表明:相同环境温湿度条件下,入口风量越大,总降温除湿量越大,但出风温度升高,相对湿度降低,单位质量空气降温除湿效果下降;进风量相同条件下,环境温湿度越高,单位质量空气降温除湿效果越明显;总传热量与进风量近似成正比例关系,而且环境温湿度越高,比例系数越大;在进风量大于420m3/h的工况下,蓄冰柜降温除湿量可以满足容纳15人的应急密闭空间形成的冷负荷。     

超临界压力水在水平同心套管间自然对流换热研究

通过数值计算深入分析了超临界压力条件下水的强烈的物性变化及对流换热的边界条件对水平同心套管间自然对流换热的影响规律,并为高新技术的发展提供一定的理论基础。采用求解原始变量的有限差分法,并利用大型通用计算程序ＰＨＯＥＮＩＣＳ,对控制方程组进行了数值求解。分析了在内、外管表面均为等壁温边界条件或内管为常热流、外管为等壁温边界条件下,同心套管间的流场和温度场;研究了强烈的变物性、内外表面温差及内管壁面上的热流密度等对内、外管壁上自然对流换热系数的影响规律。结果发现：在内管表面热流密度相同的条件下,不同的外管表面温度所对应的内、外管表面温差及对流换热系数有比较大的差异;在某些条件下,随着热流密度的升高,尽管套管内自然对流流速增大,但是自然对流换热能力却下降。