内外螺旋三角翅片管管外冷凝传热建模与优化（Ⅰ）——物？…

将内外螺旋三角翅片管（简称ＩＯＳＦ管）管外冷凝换热表面分成表面张力起主导作用的膜状流冷凝区和重力分量为主导的沟槽内的溪状流排液区,由此建立了这两个区域相应的数学方程,并进一步导出了联立求解两个区域流动与传热的耦合方程,实现了对ＩＯＳＦ管管冷凝和流动过程的准三维数值模拟,其数值计算结果具有较高的工程计算精度,为ＩＯＳＦ管及纵槽管的冷凝换热器在工程设计及结构参数优化提供了设计计算条件。     

内外螺旋三角翅片管管外冷凝传热建模与优化(Ⅱ)--数值分析与优化

为优化ＩＯＳＦ管的管外几何参数,根据所建数学物理模型,对不同换热工况和不同结构参数进行数值分析与模拟优化．研究结果表明：当管长Ｌ＝０．７ｍ、螺旋角β＝１８°、管外径Ｄｏ＝０．０１６ｍ,Ｈ＝０．００１ｍ时,φ＝７６°与Ｎ＝３２是最佳匹配参数,此时有最大平均冷凝换热系数;ＩＯＳＦ管管外螺旋角在β＜２７°的范围内,其管外传热特性与纵槽管基本相当;翅片夹角φ和螺旋槽头数Ｎ是对ＩＯＳＦ管管外冷凝换热产生主要影响的结构参数;局部冷凝换热系数沿管长跌落主要集中在开始的０．５ｍ内,因此排液盘的间距应不大于０．５ｍ,才能更有助于平均冷凝换热系数的提高     

垂直三角形纵槽管的膜状冷凝传热最大有效管长与管长设计

在纵槽表面膜状冷凝传热中,其传热量几乎仅由波峰区域形成。作者以该域为传热面,进行了传热分析与计算。计算结果表明,管长对平均传热膜系数影响很小。这一结果与Ozgen对有关实验现象的解释基本一致,可在一定程度上证实他的看法。对波谷区冷凝液流动做了数值解。对该区液膜厚度与管长做了数值关联,进而得到了三角形纵槽管最大有效管长及波峰区域面积计算公式。 本文方法与结果,为三角形槽管的管长设计提供了一种简便可行的方法。同时,该类纵槽管的传热计算也因之易于进行。     

感潮河段漫滩的数值模拟

运用一维和二维不恒定流嵌套计算的方法，给出带有漫滩的感潮河道水流动的计算结果．当主河道的水位、流量发生变化时，河道中漫滩区的淹露也将随之而变．因此把整个计算域划分成三个子计算域，分别用明渠一维不恒定流方程和二维浅水方程描述其中的水流动状态，并分别划分计算网格，在数值计算中将三个区域的流动互相嵌套连贯起来，最终给出包括河道和滩地漫滩的水位变化规律及水流动速度分布规律．     

垂直三角形纵槽管的膜状冷凝传热最大有铲管工与管长设计

在纵槽表面膜状冷凝传热中，其传热量几科仅由波峰区域形成，作者以该域为传热面，进行了传热分析与计算，计算结果表明，管长对平均传热膜系数影响很小，这一结果与Ozgen对有关实验现象的解释基本一致，可在一定程度上证实他的看法，对波谷区冷凝液流动做了数值解，对该区液膜厚度与管长做了数值关联，进而得到了三角形纵槽管最大有效管长及波峰区域面积计算公式。本文方法与结果为三角形槽管的管长设计提供了一种简便可行的方法，同时，该类纵槽管的传热计算也因之易于进行。     

用均质流模型研究SF6/Li燃烧体系

基于均质流假设,研究了ＳＦ６气体与Ｌｉ液间的燃烧反应,在１０１．３２５Ｐａ（１ａｔｍ）下当反应体系处于相和化学平衡时,混合物分数可处理为唯一的状态变量,其他各状态变量表示为混合物分数的函数。分析了体系的密度、温度及各组分浓度对混合物分数的函数变关系。按混合物分数的变化可得特征不一的５个状态区域;边界区、相变区、火焰区、冷凝区及核心区,讨论了各区域的特征。计算显示：当ＳＦ６气体与Ｌｉ液混合比接近化学     

浅水层与深水区圆柱岛屿的近尾流流动

为对浅水层中圆柱型岛屿绕流的回流特征进行探讨 ,分别求解了 Reynolds平均方程 (相当于深水区圆柱绕流 )和深度平均的浅水方程 ,并采用基于 RNG(renonnalization group)方法的 k-ε湍流模型数值模拟几种工况下岛屿绕流的流动。计算中采用 SIMPL E算法求解方程。计算结果表明 ,深水区岛屿绕流的尾流区的流动结构主要受到 Re的影响 ,而决定浅水尾流流动模式的唯一参数是稳定性参数 S,并且发现 S=0 .45是尾流区涡街向形成稳定的回流区转变的临界值     

圆柱绕流的格子Boltzmann模拟

针对流体力学中模拟圆柱绕流的边界层内部流动问题,采用格子Boltzmann方法,用两个分布函数分别定义涡量和流函数,得到用两个格子Boltzmann方程建立的模型。以数值为例,圆柱绕流的数值模拟结果符合经典的理论结果。与直接模拟Navier-Stokes方程相比,该方法计算模型简单,分布函数简单,易于计算。     

水平传热管外过冷水垂膜强制对流换热特性

用数值计算方法对水平传热管外过冷水垂下液膜的强制对流显热换热特性进行了研究．计算采用层流流动模型,将液膜流动区分为管顶部的滞止区和侧部的自由绕流区分别计算．滞止区计算采用Ｇｏｅｒｔｌｅｒ变换方法,绕流区计算采用自由流函数变换方法．结果证明,在喷嘴尺寸固定时,换热努塞尔特数除与膜雷诺数、普朗特数有关外,与反映管径尺寸的无量纲数、阿基米德数也相关．因此,在膜雷诺数１０３～１０４和普朗特数２～７内,得到了近似拟合公式．该公式和以往的经验公式吻合,较好地预示了文中的实验结果．为实际管排式蒸发器研究提供了依据．     

水平螺旋管外V型槽强化冷凝传热的理论研究

对水平螺旋管外开有Ｖ型槽时的凝结换热强化问题进行了理论研究．针对Ｖ型槽的冷凝换热特点,将Ｖ型槽流动区域分为传热区和液流区两个部分,对其分别建立了理论模型,并进行了数学描写．通过分析两个区之间流动和换热的有机联系,得到了螺旋管外Ｖ型槽冷凝换热问题的理论解,并给出了能用于工程实际的换热准则方程式．     

湿地降温增湿效应的数值模拟研究

采用数值模拟方法研究湿地对周边区域空气的降温增湿效应，建立了空气、水气的流动与扩散混合模型，描述给定空间的传热传质过程．控制方程包括连续方程、动量方程、能量方程和水气守恒方程．对每一相各自的流动，采用κ-ε双方程模型；对于两相的湍流流动，采用混合湍流模型．用FLUENT软件进行数值计算，得出给定区域的空气温度、相对湿度的空间分布．对实测案例进行了数值模拟，计算值与测定值符合良好，表明所建立的模型和计算方法可以很好地描述湿地对周边区域空气温度和湿度的影响．由等温线可以看到，低温空气的扩散在近湿地处，影响最大的区域距地面一定高度．冷空气从湿地边沿向远处及上下扩散，在温度最低区略有上升，到一定远处又下降至地面．对于相对湿度，在靠近湿地区域水气对地面附近的影响比气温影响明显，而远处水气对地面附近的影响不及气温影响大．     

流体机械叶轮内二次流及尾迹发展

利用有限体积法对N-S方程进行数值求解.模拟了离心叶轮内的粘性流动,研究了不同转速和不同流量对二次流及叶轮出口截面尾迹区的影响.研究结果表明,三维粘性流动数值模拟二次流的结果与二次流理论分析结果相一致,对于离心叶轮出口尾迹区,无论是数值大小还是区域范围都与实验结果基本符合.     

R_（113）在水平管环隙空间强化冷凝传热研究

本文研究了花瓣形翅片管（ＰＦ管）在水平套管之环形通道内强制对流冷凝的传热性能及传热强化机理．实验结果表明：Ｒ１１３在ＰＦ管外的冷凝给热系数是光滑管的１１～１８倍，通过分析实验结果及观察实验现象得知：由于ＰＦ管具有特珠的翅片结构，既能充分发挥冷凝液的表面张力作用，又能干扰气液两相流的流态，增加边界层的湍流，因而对强化套管环隙间冷凝具有明显效果。     

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     

不同湍流模型比较模拟撞击流

构造了计算撞击流流场分布的数值简化模型,并用有限容积法对间距为H的两个对置平板喷嘴间的湍流作用区域进行数值模拟研究．数值模拟采用了三种湍流模型：标准的k-ε模型、RNG k-ε模型（renormalization group k-ε model）以及雷诺应力模型．数值模拟数据的有效性通过将模拟结果与由对环境温度下两对置喷嘴之间的撞击流试验的结果比较得到证实．通过与实验数据的比较发现,由于考虑了平均流动中的旋转及旋流流动情况,RNG k-ε模型在撞击流区域获得的结果要好于用标准k-ε模型和雷诺应力模型获得的结果．     

空度及其在计算流体力学中的应用

提出计算流体力学中的空度概念及相应的数值方法,并用于对流动区域中的不同形状和性质的固体以及不规则几何边界的数学模拟。进而以二维平面有界粘性流和一维文杜利管流的数值计算为例,简述了空度概念和方法的实际应用。     

基函数法在黏性可压缩流动中的研究与应用

研究基函数法在二维和三维轴对称情形下可压缩黏性流动中的应用, 并利用此法数值地计算了二维圆柱的超音速黏性绕流和三维球头的轴对称超音速黏性绕流两个算例。取一阶三角函数为基函数, 构造出导数的中心格式和迎风格式。对于可压缩N-S 方程中的对流项, 采用通量分裂法及中心格式与迎风格式相结合的技术;对于可压缩N-S方程中的黏性项, 则采用中心格式进行处理。由此, 构造出了数值求解黏性可压缩流动的一阶三角函数类型的基函数格式。两个算例的数值计算结果表明, 基函数法不仅在处理无黏可压缩流动时, 是一种高精度、高分辨率的新型计算方法, 而且在处理黏性可压缩流动问题时也一样行之有效。     

大高宽比竖环形封闭空腔内层流自然对流换热的数值研究

对大高宽比坚环形封闭空腔内自然对流换热问题进行了数值研究．考虑竖环形空腔内自然对流是符合Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ假定的层流、稳态的二维轴对称流动，在适当Ｒａｖｌｅｉｇｈ数变化范围内，用涡量一流函数方程对该问题进行了数值模拟，得到了２≤Ｋ≤１０和Ａ＝２４的几何参数下竖环形封闭空腔在内管表面为等热流、外壁恒壁温情形的流动模式和换热规律，并讨论了数值计算结果与实验结果之间的一致和差异．     

圆柱型岛屿浅水尾流流动模式的研究

对直径为l.27m的圆柱型岛屿在浅水层中尾流的流动模式进行了数值模拟与实验研究.采用数字图像测速(DPIV)系统对圆柱型岛屿尾流区的流态进行了测量,实验结果给出了全流场的速度流线图,表明了尾流区流动的特征,并采用尾流稳定性参数S将尾流区流场划分为三种流态5＜0.2为涡脱落流态;0.2＜S＜0.45为不稳定状态;S＞0.45为稳定状态.在数值计算中求解了水深平均的Reynolds方程和RNGk-ε湍流模型,模拟了实验条件下的尾流流动.计算结果与实验结果相吻合.     

液气射流泵内部流场的数值计算

通过闪频仪观测,泵内部流动可分为分层流、液滴流和泡状流.为了简化模拟和计算,将计算区域分为部分喉管和扩散管两块.对液气射流泵喉管内部射流流动,建立抛物型流动方程组,采用控制容积法将方程组离散,并用TDMA法求解;对扩散管内部泡状流,采用双流体模型建立液气两相流方程组,混合有限分析法离散,压力耦合半隐式方法(SIMPLE)求解.数值模拟获得液气射流泵内部流速分布.计算预测的射流碎裂位置与试验观测结果一致;壁面压力分布计算值与试验值吻合较好,趋势相近.计算结果能够较好地反映液气射流泵外部水力性能,为液气射流泵的优化设计与运行提供参考.