非饱和含湿多孔介质传热传质的渗流模型研究

综述了非饱和含湿多孔介质传热传质模型研究的发展。从多相渗流和扩散迁移机制出发建立以温度、压力和饱和度为基本变量的实用化三参数模型。该模型由一组描述水－汽质量守恒、空气质量守恒和能量守恒的非线性偏微分方程组成。利用该模型对埋管的热过程、砂土物性测量、毛细滞后现象、回湿过程、突发高温作用下多孔介质内部的传热传质过程和冻融过程进行了研究。为了模型的进一步应用,仍需对束缚水饱和度以下毛细压力与饱和度的关系、导热系数的影响因素及其获取方法、非饱和多孔介质传热传质的边界效应和滞后效应的物理机理等方面深入研究。非饱和多孔介质中溶质的运移更是一个饶有意义的研究课题。     

考虑毛细滞后的末饱和多孔介质传热传质模型

本文从热湿迁移机理出发，通过在液相渗流中引入毛细滞后的影响，彩用液相运动的最小梯度假设，建立了未饱和含湿多孔介质在考虑毛细滞后效应时传热传质的较普遍的模型理论，并对方程中的热湿迁移特性系数进分析，为进一步发展确定热迁移特性的有效实验方法提供了依据。     

含湿多孔介质传输机理模型系数的确定

从传输机制出发，建立了考虑胀缩效应的含湿多孔介质内部多种输运现象的机理模型，结合解吸等温特性与Ｋｅｌｖｉｎ方程，利用改进的Ｄａｒｃｙ定律推出了液相质传递系数等参数的数学表达式。还将一般分子扩散和Ｋｎｕｄｓｅｎ扩散有机组合，应用改进的Ｆｉｃｋ定律，获得了气相质传递系数等参数的表达式。本模型中各参数物理意义明确，易于确定。     

离心流化床中多孔介质干燥的传热传质研究

通过对典型的多孔湿物料在离心流化床中干燥过程的理论分析,将含湿多孔介质传热传质过程和物料与气流之间的外部传递过程相耦合,导出了离心流化床的控制方程组,在此基础上,可以对离心流化床中湿物料的干燥过程进行数值模拟。     

多孔介质传热传质研究的现状和展望

本文综述了国内外在多孔介质传热传质研究方面的现状，总结了我国近年来在多孔介质传热传质研究所取得的重要进展，展望了该研究领域中需要深入研究的方向和有关的发展趋势。     

多孔介质蒸发制冷及传热传质性能的研究

本文论述了多孔窗自由蒸发制冷的基本原理与工作过程,建立了描述多孔填料床中物理量场关系的一维稳态数学模型.文中根据数值计算结果,预测了多孔窗的制冷与工作性能,得到了合理的设计尺寸,讨论了多孔窗空调在中国的应用前景.     

多孔介质内自然对流传热传质研究

该文研究了含内热源圆柱形多孔介质内不均匀温度分布产生的浮力效应引起的自然对流。给出了以流函数表示的无量纲基本方程,用控制容积法对方程离散并进行了数值计算,得到了多孔介质内的流场、温度场和浓度场,讨论了瑞利数Ｒａ和刘易斯数Ｌｅ对多孔介质传热传质的影响。     

多孔介质中的对流传热传质

为庆贺西安交通大学工程热物理研究所建所１５周年撰写的研究综述，对清华大学在多孔介质对流传热传质方面所进行的工作，特别是最近两年多来所得到的一些探索性的新进展作出较系统的简要回顾，供我国工农业技术改进工作者作相应的参考。     

多孔介质快速传热传质藕合效应的理论研究

针对多孔材料快速受热物理过程传热和传质藕合微分方程组,用拉普拉斯变换法进行求解,将温度和湿度藕合方程转化为温度度或湿度的常微分方程,给出了半无限体藕合方程温度或湿度拉氏变换的普遍解。且给出各自普适解系数之间的比例关系。在第一类边界条件下对具体算例进行解析研究,求得问题的解析解,给出了温度和湿度的时空变化规律。讨论了传热与传质过程的藕合效应,结果表明在快速受热情况下,考虑与不考虑藕合效应表面邻域温度和湿度的空间分布差别很大,藕合效应非常明显。     

多孔介质对流干燥过程数值模拟

为研究含湿毛细孔介质干燥过程的相变现象,建立了相变的传热传质数学模型.模型中以残余饱和度将多孔介质划分为湿区与干区,湿区和干区以“蒸发界面”动态边界相互耦合.用有限差分方法对多孔介质一维干燥过程进行了计算,数值解表明:干区是等速干燥与降速干燥的分界点;干燥初期多孔介质压力升高,温度下降;随后在等速干燥段温度分布保持不变,在出现干区时再度升高.干区出现的初期,蒸发界面向多孔介质内部推进的速度较慢,在到达介质厚度10%左右时出现转折,随后推进速度加快.     

CPL蒸发器多孔芯传热传质特性的数值模拟

对不同热流密度下CPL蒸发器多孔芯内相变工质的流动与传热特性进行了数值计算研究．计算所采用的是加入了非饱和传热传质段的三层数学模型．计算结果表明,多孔芯内液相含量的变化十分明显,为将多孔芯的汽液相变区处理为非饱和多孔区提供了充分依据．当热流密度增加时,非饱和区域的厚度开始变薄,且在热流增大到一定程度后,干饱和区域的出现对整个多孔芯的传热传质产生了较大影响．     

太阳能平板降膜再生过程的数值模拟

针对太阳能平板集热型再生器中辐射传热和对流传热边界条件,建立了传热传质过程的数学模型,对采用氯化钙溶液的再生过程进行了数值模拟分析,对影响再生过程的各种主要因素做了较详尽的分析.模拟结果表明,较低的溶液入口质量分数和空气入口含湿量以及较高的溶液入口温度能够增大溶液表面和空气间的水蒸气压力差;而增大空气流动Re数和空气/溶液质量流量比可以提高空气、溶液间水分传质系数.采用这些措施都能够得到更好的再生效果.     

初始非饱和多孔物料对冷冻干燥影响理论分析

为提高过程的经济性,提出了液体物料初始非饱和冷冻干燥的技术思想.推导了冷冻干燥质、热耦合传递模型,模型采用了新的吸附-解吸平衡关系,并考虑了吸湿效应.控制方程用有限容积法进行数值求解.待干水溶液中的溶质选用典型的药物赋形剂———甘露醇.结果表明,初始非饱和多孔物料能够显著减少干燥时间,达到强化冷冻干燥的目的.随初始孔隙率ε0(1-S0)的不断增大,干燥时间逐渐缩短;在物料初始饱和度S0为0.30~0.35时,干燥时间达到最短.依据干燥过程中饱和度和温度的分布,分析了物料内部质、热传递机理和干燥速率控制因素.对有效质量扩散系数KS和有效导热系数λ+KTΔH的分析显示,随着冷冻干燥的进行,物料瞬时孔隙率ε0(1-S)不断增大,过程将由传质控制逐渐变为传热控制.     

高温气体流过圆管时壁面发散冷却的数值模拟

对超高温燃烧室发散冷却全场进行有效的数值模拟对燃烧室材料结构设计具有重要的意义。该文通过FLUENT 6.1,采用RNG k-ε湍流模型,建立了高温气体流过圆管时多孔介质壁面发散冷却的全场耦合数值计算模型。该模型计算结果与低温氦气、低温空气发散冷却实验结果基本吻合。该文研究了常温氢气对超高温燃烧室内燃气的发散冷却,结果表明,忽略对流传质边界层的影响会导致计算预测的壁面温度偏高,忽略孔隙率局部分布的不均匀性会导致冷却壁面端部出现高温计算结果,这不符合常理。在注入率为1%左右时,冷却壁面温度在400~900 K的范围内,壁面局部热流密度降至200 kW/m2左右,可以满足航天器燃烧室保护壁面的需要。     

孔隙介质渗流微观数值模拟

论述了孔隙介质渗流宏微观研究之间的联系,以及微观渗流研究的重要意义。综述了国内外有关渗流微观结构模拟方面的研究问题和当前主要研究方法,分析了各种微观物理模型及相应的各种数学模型的研究特点和研究手段。比较了孔隙结构研究的随机模拟方法和全局升尺度法,指出了两种方法的优缺点,最后对孔隙介质微观渗流研究的发展趋势进行了展望。     

基于孔喉模型的多孔介质对流换热系数的分形研究

多孔介质作为一种良好的蓄热和换热材料,在工农业生产中有着广泛应用,获取准确和适用范围广的多孔介质对流换热系数有重要的研究价值。本文先介绍了多孔介质分形理论基础,然后基于多孔介质孔喉模型并结合分形理论、渗流理论及对流换热理论对多孔介质对流换热系数关联式进行理论推导,最后将得出的对流换热系数与传统对流换热系数进行对比并进行了修正。修正后的分形解与传统解比较一致,在孔隙率0.25~0.5的范围偏差较小,而其形式也验证了外部绕流比内部管流更接近多孔介质流动本质。     

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.     

多孔表面槽道对沸腾传热影响的实验研究

报道了开槽密度和深度对R11工质在烧结多孔表面池沸腾换热影响的实验研究,观察发现,多孔表面开槽,蒸汽从槽道逸出,液体从多孔区吸入到受热面,沸腾换热增强,沸腾可分为液体灌注,槽道起泡和底部蒸干3个区,对特定的多孔层,合理开槽可获得较好的换热效果。