垂下液膜式水平管蒸发器的换热特性

采用层流和紊流两种模型对一水平管外垂下液膜的强制对流蒸发换热性能进行了数值计算．对管顶部的冲击滞止区和管侧部的自由绕流区分别采用不同的坐标变换方法进行微分方程组简化．根据滞止区计算结果确定自由绕流区的初始边界条件,排除了以前类似计算中人为假定计算边界条件的缺陷．紊流计算采用壁面函数法．数值计算结果确认了液膜蒸发量对换热系数的影响可以忽略,液膜内温度分布不能近似为线性分布．计算结果和作者的实验数据及其他研究的实验数据进行了比较,实验值处于层流解和紊流解之间,更靠近紊流解．对水和Ｒ１１两种工质,紊流解和实验值吻合得很好     

水平管排外降膜蒸发换热特性

采用层流和紊流两种模型对水平管外垂下液膜的强制对流蒸发换热性能进行了数值计算 .计算中 ,对管顶部的冲击滞止区和管侧部的自由绕流区分别采用不同的坐标变换方法进行微分方程组简化 .根据滞止区计算结果确定自由绕流区的初始边界条件 ,排除了以前类似计算中人为假定计算边界条件的缺陷 .紊流计算采用壁面函数法 .计算结果和作者的单管和管排实验数据及其他研究的实验数据进行了比较 ,结果表明 ,实验值处于层流解和紊流解之间 ,更靠近紊流解 .实验证明 ,单管和三管管排的平均换热系数十分接近 ,数值计算结果对管排中各管都能适用     

垂下液膜式水平管发器的换热特性

采用层流和紊流两种模型对一水平管外垂下液膜的强制对流蒸发热热性能进行了数值计算。对管顶部的冲击滞止区和管侧部的自由绕流区分别采用不同的坐标变换方法进行微分方程组简化。     

水平管外蒸气轴向库特流动时的凝结换热

根据蒸气在管束间和套管环流道内流动特性，建立了适应该种流动凝结换热的物理及数学模型；通过数值求解，得到了蒸气流束对流膜厚度的影响区域及其随雷诺数，雅可比数及普朗特数的变化关系，表明这种流动形式强化了凝结换热。     

高雷诺数下双圆柱绕流的数值模拟

使用表面涡法研究高雷诺数下不同排列方式双圆柱绕流的流动状态．计算了双圆柱在并列、级列的情况下的各种流动结构,涡街的变化及作用在圆柱上的受力情况．计算结果清楚地描述了双圆柱绕流复杂的流动状况,与实验显示的流动状况十分相似,斯特罗哈数与阻力系数均与实验结果相符．     

大涡模拟研究液态金属在环形管道内的湍流换热

使用大涡模拟方法,在雷诺数为Re=8 900和分子普朗特数Pr=0.01,0.026,0.2,0.4,0.71条件下对环形管道内的湍流对流换热过程进行数值模拟,计算分析湍流传热场中的平均温度、温度脉动、湍流热通量及湍流普朗特数Prt等物理量.通过与传统流体(Pr=0.4,0.71)的计算结果进行比较,研究了液态金属流体(Pr=0.01,0.026)的湍流对流换热特性.结果表明,液态金属流体湍流换热过程中分子热传导占主导地位,其湍流温度边界层内的线性区变长、对数律区变短甚至消失,温度脉动、湍流热通量变小.此外,相对于传统流体,液态金属的湍流普朗特数Prt比较大,且对Pr的变化很敏感.     

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。     

静止方柱和圆柱绕流的二维数值分析

运用流体计算软件CFX模拟了静止方柱和圆柱在不同雷诺数条件下（层流区、亚临界区、超临界区）的绕流问题.采用层流和SST湍流模型,基于二维纳维斯-斯托克斯方程（N-S方程）,计算得到了相应的绕流参数：斯托罗哈数St和阻力系数Cd.将绕流参数与现有文献的绕流结果进行比较,验证了该数值模拟方法的正确性.分析了雷诺数Re对绕流参数的影响,获得了方柱和圆柱的St、Cd随Re的变化规律.通过对比方柱和圆柱的绕流参数,发现较大雷诺数时方柱的斯托罗哈数远低于圆柱的斯托罗哈数,但同时其阻力系数却高于圆柱的阻力系数,而在圆柱绕流中明显存在的阻力危机现象在方柱绕流中并不明显.     

不同旋转轴对矩形通道内湍流与换热影响研究

对旋转矩形通道(横截面的长宽比b/a=2)内湍流流动和换热进行了大涡数值模拟.基于一种具有二阶精度的不协调混合格式(Adams-Bashforth/Crank-Nicholson)对N-S方程进行离散.采用动态亚格子模型对雷诺应力进行了模拟.湍流雷诺数Reτ和普朗特数Pr分别为400和0.71,旋转数Roτ=0～5.分析了管道横截面内平均速度、平均温度以及湍流强度的分布.结果表明,不同的旋转轴对湍流流动和换热有重要的影响,在高旋转数时,湍流结构在稳定侧和非稳定侧均有明显的变化.在相同旋转数下,与矩形通道绕z轴旋转时相比,系统绕y轴旋转的平均换热系数有所增大.     

离心浮升力对湍流混合对流换热影响的数值模拟

为研究离心浮升力对旋转设备中流动与换热的影响,采用直接数值模拟方法对径向旋转轴向出流通道内充分发展湍流进行了研究。湍流雷诺数、旋转数和普朗特数分别保持为300、1.5和0.71,对格拉晓夫数分别为0、9 000、20 000以及50 000情况下的流动与换热特性进行了模拟与分析,结果表明:主流速度、温度和二次流均随离心浮升力的增加而增强,最大主流速度和最小温度出现在非稳定侧;随离心浮升力增加,速度脉动增强,温度脉动在非稳定侧先增强再减弱,在稳定侧则是先减弱再增强;随离心浮升力增加,稳定壁面的换热增强,非稳定壁面换热则是先增强后减弱。     

毛细管单相分离法流中溶质Taylor分散的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)和轴向扩散模型方法研究圆形毛细管内单相分离流中溶质的Taylor分散问题。模拟计算绕Taylor气泡状障碍物所形成分离流中溶质的轴向扩散系数,分别考察了液体速度、单元胞长度、液膜厚度、液膜长度、毛细管管径以及单元胞数对轴向扩散系数的影响。结果表明,雷诺数介于750～1950的情况下,轴向扩散系数随入口液速、液栓长度以及单元胞数的增大而增大;管径介于2～5mm之间时,轴向扩散系数随着管径的增大而增大;管径大于5mm时,轴向扩散系数的增速缓慢;液膜厚度及液膜长度的改变对轴向扩散系数影响不大。     

滑移区稀薄气体外掠圆柱体换热的数值分析

针对滑移流区稀薄气体横掠圆柱体的强制对流换热问题,采用气体分子动力学,对速度滑移与温度跳跃边界条件以热流密度项与壁面切应力项形式进行修正,并植入到Fluent软件中,实现滑移流区换热的数值模拟。对雷诺数Re范围为0.001~20、克努森数Kn范围为0.001~3的工况进行了数值计算,并与实验结果进行对比。结果表明:采用滑移边界修正的CFD模型,可实现对稀薄气体滑移流区流动换热的精确模拟;当气体流态处于连续流状态(Kn≤0.01)时,边界条件的变化对数值结果影响不大;当气体流态处于滑移流状态(Kn范围为0.01~0.1)时,采用提出的滑移边界修正模型将能得到更加准确的计算结果;并且采用该模型可以对部分过渡流区(0.1相似文献   

枪炮膛内对流换热准则方程的实验研究

该文分析了应用相似理论研究枪炮膛内对流换热的可能性,指出了对流换热准则方程由努塞尔数、雷诺数和普朗特数组成。根据实测的膛壁温度和膛压可以整理出准则方程的具体形式;利用Φ14.5 mm弹道试验枪的试验结果说明了整理准则方程的方法,给出了计算结果和曲线。     

高雷诺数下双圆柱绕流的数值模拟

使用表面涡法研究高雷诺数下不同排列方式双圆柱绕流的流动状态,计算了双圆柱在并列,级列的情况下的各种流动结构,涡街的变化及作用在圆柱上的受力情况,计算结果清楚地描述了双圆柱绕流复杂的流动状况,与实验显示的流动状况十分相似,斯特罗哈数与阻力系数无与实验结果相符。     

自由下降液膜流动的长波方程的稳定性分析

采用行波方法将长波方程变换为动力系统的自治方程，以分析在渐近稳定状态下自由下降液膜流动的稳定性。通过应用Maple数学软件对自治方程分析求解，获得了以雷诺数，韦伯数和波速为控制参数的特征方程。根据临界点附近的特征值的复数情况，发现在临界点附近不存在霍普夫分叉现象。非线性和线性稳定性分析均表明短波和长波在液膜流动中分别起着不稳定作用和稳定作用。分析表明，行波方法是一种具有简化偏生分方程分析的有效工具，长波方程不适于描述雷诺数较大的液膜流动。     

求解非定常方柱绕流的可变周期时间谱方法

针对周期性非定常流动特点,采用时间谱方法求解了无限大区域内低雷诺数下二维不可压缩层流绕方柱流动问题．由于方柱绕流的非定常运动周期事先未知,在计算过程中加入了基于残差梯度的可变周期计算方法,使变量和周期可以同时迭代计算．研究了时间谱方法的计算精度和求解速度,分析了不同求解参数对最终结果的影响．计算结果表明,时间谱方法可以准确地模拟方柱后漩涡的非定常运动现象,而计算所需时间只是传统的基于有限差分的双时间推进方法的10％～25％,流体非定常运动的Strouhal数和方柱的阻力特性证实了这种方法的正确性．可变周期计算方法对求解参数的变化不敏感,可以准确地预测运动周期．     

气膜抽吸与叶片前缘内部壁面射流的作用机制

为揭示气膜抽吸对壁面射流流动与换热的干涉效应,获得壁面射流冷却通道内的流动特性与换热特性,建立了涡轮叶片前缘带气膜抽吸的单通道壁面射流冷却计算模型。采用RANS方法,结合SST k-ω湍流模型,研究了气膜抽吸、射流雷诺数、气膜孔位置和数量等因素对壁面射流内部冷却特性的影响机制。结果表明：气膜抽吸会大幅提高流动结构的稳定性,气膜孔入口的分离涡则会显著提高孔口附近的换热系数;气膜抽吸引起壁面射流流量的降低不利于靶面下游的冷却,但滞止区和通道内的流动损失降低幅度大于气膜孔内的掺混损失,从而使整体流动损失系数降低了4.5%;射流雷诺数的增加会提高换热强度,但对流动结构几乎没有影响;单孔结构中,在前缘滞止线处开孔能够提供最高的气膜流量比,且对前缘内部靶面的冷却效果良好;多孔结构中,双气膜孔结构的流动损失最大,三气膜孔结构的流动损失和换热强度最为均衡。研究结果可为壁面射流冷却结构的气膜孔布置提供依据,为进一步提高壁面射流冷却结构的冷却效果提供参考。     

绕流微细环肋圆柱流动换热性能的实验分析

对绕流几种矩形截面的微细环肋圆柱体流场进行了流动与换热性能的实验研究．采用瞬态集总参数法测定其换热系数，用风道整体静压差法测量流动阻力，以此导出相应的准则关系式，进而对其进行综合性能的火用分析．结果表明，在相同肋化系数下肋高越高，换热能力越强，相应的压力损失越大．因而肋化圆柱适于应用在较低的雷诺数范围，且肋高越高最佳雷诺数愈低．     

紊动浮射流中的普朗特数取值研究

采用k-ε双方程模型研究存在浮力的传热流动问题时，数学模型中的参数-紊动普朗特数的取值大小对模拟计算的流速和温度分布存在不同程度的影响．本文在已有实验推荐的取值范围的基础上，采用圆柱轴对称坐标系下的k-ε模型，研究了不同紊动普朗特数取值对数值模拟结果逼近真实值的影响程度．研究得到紊动普朗特数取值的变化对轴线流速的大小和分布影响很小，即数值模拟得到的轴线上的流速仍能很好的预报出实验或真实流速值；但对温度分布影响较大，且紊动普朗特数的取值越小，数值模拟出来的轴线上的温度值与真实值相比偏小．得出了紊动普朗特数在大小不同雷诺数下的合理取值变化范围，其结论对采用数学模型研究各种复杂流动具有指导意义．     

进口雷诺数和湿空气含湿量对冲击冷却流动和传热特性的影响

为进一步探索湿化燃气轮机透平循环的叶片前缘冷却情况,分析了进口雷诺数和湿空气含湿量对冲击冷却流动和传热特性的影响。建立了带有进气室、单排圆形冲击孔和冲击冷却腔的冲击冷却模型,利用ANSYS CFX软件数值研究了进口雷诺数和湿空气含湿量对冲击冷却流动和传热特性的影响,总结了湿空气冲击冷却的流动和传热规律。在此基础上,对努塞尔数与冲击孔雷诺数和湿空气普朗特数进行关联式拟合,得到了湿空气冲击冷却的传热关联式。研究结果表明:冲击冷却的冷却性能随着进口雷诺数和含湿量的增大而提高;冲击射流冲击至靶面后沿着壁面向四周流动,并在冲击腔内形成复杂的流动涡结构;增大进口雷诺数能够显著增大冷气的涡量,提高换热靶面的换热强度;相同进口雷诺数下,干空气冷却和湿空气冷却换热靶面努塞尔数分布规律一致,但数值上湿空气冷却的略高于干空气冷却的,并且二者差异随着进口雷诺数的增大而增大;冷却工质的质量流量随着含湿量的增大而减小,换热靶面努塞尔数随着含湿量的增大而增大;拟合的传热关联式与数值计算的结果吻合较好,能够较好地预测湿空气冲击冷却的换热系数。