倾斜同心套管内自然对流换热的数值模拟

对倾斜同心套管夹层内的自然对流换热进行了数值模拟 .采用面扫描结合三维块修正的技术 ,并在压力和速度修正方程中运用了预测和校正技术 ,使得程序的收敛性、收敛速度和计算精度大为提高 .数值模拟结果表明 :同心套管在水平放置且高宽比 H较小时受端面效应影响换热要低于二维模型得到的值 ,在 H>1 0情况下可以用二维模型来近似 ;在倾斜放置时 ,决定换热的因素除Ra之外 ,半径比、H、倾角等均有影响 ;换热 Nu随 Ra和半径比的增大而上升 ;此外存在一临界高宽比 ,其值约在 3～ 5,与半径比有关 ;当 H小于临界值时 ,Nu随倾角的增大而上升 ,反之则下降     

变物性对水平同心套管中自然对流换热的影响

研究了变物性对水平同心套管夹层中自然对流换热的影响。计算时Ｒａ达到了１０＾６,温差率θ０＝（Ｔｂ－Ｔｃ）／Ｔｃ分别为０．２、０．５、１．０和２．０半径比从１．５０、２．２８、３．３３到５．００计算时采用质量平均温度Ｔｍ作为参考温度,得到了速度场和温度场的分布。     

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。     

绕水平圆柱层流自然对流数值模拟

从Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和能量方程入手，利用有限差分方法摸拟绕水平圆柱定常层流自然对流流动，采用流函数涡量无量纲方程，非均匀网格剖分，二阶精度差分格式，非均匀圆柱表面温度分布，计算了瑞利数Ｒａ在１０４～１０６，普朗特数Ｐｒ在０．７～１００范围内的各种非均匀表面温度分布下的绕水平圆柱自然对流，特别是在圆往表面温度局部低于室温情况下，计算出了回流。全部结果与实际情况及已有的实验计算结果吻合。     

三通道同心套管导热与对流耦合换热的数值模拟

采用整体求解法对常物性的冷、热流体在三通道同心套管中层流逆流流动时的导热与对流耦合传热问题,进行了数值模拟．结果表明,3个通道除各自的入口段局部努塞尔数Nu沿通道变化外,其后均为充分发展段,局部Nu保持不变,且通道内侧的换热比外侧好．固体与流体的导热系数之比λsf对耦合换热产生影响,耦合情况下的Nu比均匀热流边界条件下的Nu要小,随λsf的减小,固壁内的导热对Nu的影响加大．     

封闭方腔自然对流的涡结构和传热特性

为研究封闭方腔自然对流的涡结构和传热特性,对普朗特数,Pr=0.71,方腔高长比A=H/L=1,瑞利数Ra=1.58×109的二维封闭方腔自然对流进行了直接数值模拟. 给出了水平边界层发展阶段和垂直边界层转捩阶段的流场结构以及Nu数分布. 结果表明,压力梯度对方腔的水平速度变化起着决定性的作用;高Ra数下的自然对流在逆压梯度作用下水平方向形成一系列的涡,这些涡使得水平边界层流动形成分层结构;壁面Nu数与速度梯度?v/?y有着密不可分的关系.      

三重同心套管相变传热的数值模拟与实验研究

通过数值模拟与实验，研究了三重同心套管内的相变传热过程。相变材料填充在三重同心套管的夹层内，热流体和冷流体分别在套管外层和内层中流动。根据能量守衡，运用了一种简化数值模拟方法（称为温度热阻叠代法）计算分析了三重同心套管内凝固过程。搭建了实验台，实验验证了数值模拟结果，并得出冷流体的人口温度及流量对释热量的影响规律。     

水平环缝内冷水自然对流换热过程的数值模拟

为了解水平环缝内冷水自然对流换热过程的基本规律,利用有限容积法进行了二维数值模拟,环缝外壁为0℃,内壁温度为1~10℃。结果表明,在计算范围内,内壁面的平均表面传热系数随环缝宽度的增大先减小、而后略有增大,随内壁半径的增大而单调减小;当温差小于4℃时,平均表面传热系数随温差的增大而增大,而超过4℃后,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。     

有体积热源的矩形空腔内层流自然对流的数值模拟

对具有内热源方腔的稳态层流耦合自然对流换热进行了三维的数值模拟,采用的模拟代码基于连续介质计算力学的开源库OpenFoam,解决了自然对流换热与固体传热的耦合问题.Ra数的变化从105到109.对外壁面为常温、方腔内充满含体积热源流体的自然对流计算结果表明,温度场、速度场与非耦合的工况有很大差异.     

三角形域上大Rayleigh数自然对流的数值模拟

采用控制体有限元方法对三角形域上自然对流在Ra≤10     

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.     

共轭传热室内自然对流数值模拟研究

研究建筑围护结构传热与流体流动综合作用下室内自然对流数值模拟,建立了一套同时在固体一流体区域整体求解连续性方程、动量方程和能量方程的数值模拟方法。具体分析了瑞利数变化范围为10^4到10^6时建筑围护结构传热对室内自然对流的影响。数值预测结果表明：该方法能够真实反映室内自然对流问题。为室内自然对流问题数值模拟提供了一种实用有效的方法。     

Heat Transfer in Tubing-Casing Annulus during Production Process of Geothermal Systems

In geothermal systems, the temperature distribution of heat flow in the wellbore is de-pendent on the well structure and the geological conditions of the surrounding formation. Under-standing of heat t...     

方形柱体外侧自然对流换热的干涉仪研究

本文用Mach-Zehnder干涉仪对置于空气中水平方形柱体的大空间自然对流换热进行了系统的实验研究.得到了柱体底面与水平线成各种倾角下的温度场;整理了不同倾角下平均Nu数随Ra数变化的关系式;分析了底面倾角对整体换热影响的机理,得出了倾角等于45°时换热最强的结论;分析了不同倾角下局部Nu数沿壁面变化的原因,尖角对换热的影响.并对自然对流流动分离进行了探讨,认为方形柱体在各种倾角下,Ra数超过一定值时,均会产生流动分离,分离的可能性随Ra数的增高而加大.     

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.     

布朗运动对Cu-水纳米流体传热效率的影响

对三角形腔内Cu-水纳米流体的稳态自然对流传热问题进行数值模拟,建立完全高精度紧致差分方法,研究纳米流体瑞利数、纳米流体体积分数和纳米颗粒布朗运动对纳米流体对流传热效率的影响。数值结果表明,对于所考虑的瑞利数,无论考虑Cu纳米颗粒的布朗运动与否,纳米流体的对流传热效率都随着纳米流体体积分数的增加而增加;同时,当考虑Cu纳米颗粒的布朗运动时,纳米流体的传热效率略高于不考虑布朗运动时纳米流体的传热效率。在此基础上,建立Cu-水纳米流体传热效率与瑞利数、纳米颗粒的体积分数之间的修正模型。     

磁致空气自然对流的数学模型

为研究流体磁化率随温度变化的磁致自然对流产生的原因和物理机理,推导了磁浮升力的表达式,并分别对顺磁性流体和逆磁性流体进行了分析。以磁致空气自然对流为对象,对不可压、定常、层流流动提出其数学模型。在对数学模型量纲归一化分析的基础上,得到了磁Rayleigh数Ram公式。对二维封闭方腔内磁致空气自然对流在两种不同Ram工况下的流动和换热特性进行了数值模拟。结果表明,磁致自然对流的行为由流体的性质和Ram决定,对于给定的流体和几何形状,Ram确定了磁致自然对流的流动形态和换热特性。