扭曲扁管管内流动与传热的三维数值研究

利用计算流体力学和数值传热学的方法，对扭曲扁管三维模型的流动与传热性能进行了数值模拟计算和理论分析，研究了管内流体的Re，Pr以及管子几何尺寸对其流动与传热性能的影响，结果表明，扭曲扁管具有较好的强化传热效果，在管内流体具有高Pr低Re数的条件下，其强化传热效果尤为明显。根据数值计算的结果数据，拟合出了努塞德数和阻力系数的准则公式，对扭曲扁管工程实际应用具有一定的参考价值。     

Cz法大型砷化镓单品生长中熔体流动和传热

采用低雷诺数κ-ε模型,计算分析了Cz法大型砷化镓单晶生长中熔体内的热量、动量输运特性。结果表明：适当的坩埚旋转能有效抑制晶体旋转产生的对流和浮力对流,增大晶体转速能使晶体／熔体界面附近等温线更加平直,适当的坩埚、晶体转速匹配能够抑止晶体／熔体界面附近的温度波动,热毛细力对强烈熔体流动的影响可以忽略不计,但对较弱的熔体流动影响较大。文中还给出了较为适宜的坩埚、晶体转速匹配方式。研究结果为生长高质量大型砷化镓单晶提供了有重要价值的数值依据。     

螺纹管管内流动与传热的数值模拟

采用数值模拟的方法对螺纹管管内的流动与换热情况进行了研究.针对不同槽深螺纹管在不同雷诺数下内部的速度矢量场进行了对比分析,详细研究了螺纹对管内两种流动方式及其对流动和换热的影响.研究结果表明,随着槽深e的增加,旋流不断加强,减薄边界层,涡流引起的扰动也逐渐增强,并加强了管内流体径向混合,因而强化了螺纹管的换热能力.但是当槽深e继续增加到一定程度时,旋流的增强主要集中于对换热影响较小的中心区域,而对换热影响较大的壁面附近的变化很小,这时旋流对换热的强化影响很小;此时涡流核心区又会逐渐形成死流,从而弱化换热,并且随着槽深e的增大,死流区逐渐扩大.     

合成射流流动与传热特征的数值模拟

采用RNGκ-ε模型和PISO算法,通过求解三维N-S方程,对腔体右侧振动膜片运动的二维合成射流流动与传热特征进行了数值模拟.模拟结果显示由于激励器在右侧振动膜片的作用下,合成射流产生的喷射气流在喷口中心右边速度稍大于左边速度,形成不对称射流流场;射流冲击壁面的速度峰值出现在中心区两侧,使得射流冲击换热的Nu数形成相应的峰值;随着合成射流冲击距离Z/do的增大,其对流换热系数出现先增大后减小的变化规律,当冲击距Z/do=20~30 mm时冷却效果较佳.     

高压旁路阀流动传热特性

为揭示高压旁路阀阀内流体流动传热机理,采用FLUENT软件中的多相流Euler模型数值模拟研究高压旁路阀内部的流动传热过程,然后运用热耦合技术将流场温度耦合到阀体以研究阀体温度分布。研究结果表明：在高压差下,阀内流场速度整体较快,平均流速为10~30 m/s,其中最大流速出现在蒸汽与减温水喷嘴混合处,流速高达80 m/s,阀内温度场总体呈现入口高、出口低的特点,蒸汽入口温度为870 K,出口平均温度为660 K,最低温度出现在拉伐尔喷管处,约为470 K。阀体外表面无保温层时阀体温差大,约为203 K。     

顺排管束流动和传热数值模拟

采用数值模拟的方法考察了列管式换热器中顺排管束的流动和传热问题,计算了不同纵向节径比(S_L/D)和横向节径比(S_T/D)对顺排管束传递特征的影响,并综合评价了其换热效果。结果表明,管排结构中大部分圆管均受尾流影响,在前列圆管尾流的作用下,尾涡结构被改变。相比于单圆管,管排结构强化传热的作用较明显,且对管排横向间距变化较为敏感。结果显示,增大S_L/D和S_T/D均能提高努塞尔数(Nu),但同时阻力系数也随之增大。当S_L/D=2.7,S_T/D=2.5时,管束的综合传热能力最优。此外观察到管排结构可以减小涡脱落频率,对涡脱落起一定的抑制作用,并通过线性拟合得到了管排斯特劳哈尔(St)数与雷诺(Re)数的关系。     

波纹管内的流动与传热强化研究

通过数值模拟和实验验证考查了流体在波纹管内的流动与传热情况,研究了不同的流体雷诺数、波形及管径大小对波纹管强化传热性能的影响,探讨了其强化传热机理。研究发现,在湍流范围内,波纹管的强化传热倍数达到相同条件下直管的1.78~3.10倍,且最佳强化效果出现在Re=10000附近;文中拟合出的考虑波形影响的波纹管内传热准则方程,对波纹管的工程设计和应用具有一定的指导意义。     

风口布置对空调车室内流动与传热影响的数值研究

采用κ-ε紊流模型及贴体坐标,应用整体求解法计算了空调车室内气固耦合传热问题.用Monte Carlo法分析计算了太阳透射辐射在车室内各固体表面引起的附加热流变化,并以此作为能量方程的附加源项,对不同风口布置的空调客车室内流动与传热进行了数值模拟研究.结果表明,送回风口的布置对空调车室内空调效果有较大影响.     

井筒重力热管流动与传热特性的研究

井筒重力热管是利用热管将油藏自身能量,即井底热量传递到井筒上部,在无需外加动力条件下实现对井筒近井口流体加热,改善井口流体温度分布,防止近井口结蜡和絮凝,从而降低采油成本。为了研究井筒重力热管的传热性能和工作过程,进而改进和优化重力热管的传热性能,建立了重力热管内部流动和传热的数学模型。利用该模型对重力热管的传热特性进行了数值模拟,得到了热管正常工作时,液膜厚度、蒸汽流速和液膜流速及热管换热系数随热管高度的变化规律。     

非对称波纹通道内流动与传热的数值计算

以空气为介质,在雷诺数Re=50~1 100的范围内对非对称的三角形、正弦形和椭圆形波纹通道内稳态层流流动与换热进行数值模拟,分析了恒壁温条件下,Re、波纹板形状对流动与换热特性的影响,并拟合出了各通道内阻力系数f及表面换热特性数Nu随Re变化的关联式,同时对3种波纹通道的综合性能G进行了分析评价。结果表明,椭圆形通道的f最大;Re<500时三角形通道的f最小;在Re>300后椭圆形通道表面的Nu值最大;各通道的综合性能,以Re=900为界,在小Re时以正弦形通道性能最佳,椭圆通道的最差,大Re时椭圆通道的性能最佳。     

开缝翅片流动和传热性能的实验研究及数值模拟

对2排X型双向开缝翅片管换热器空气侧的传热及阻力性能进行了实验研究, 在实验的 Re范围内得出了传热和阻力的性能关联式及特性曲线.比较得出,开缝翅片的传热性能远高于平直翅片,与单向开缝翅片相比,X型双向开缝翅片的性能更好.通过数值模拟得出了 X型双向开缝翅片的效率计算曲线.应用场协同原理,对数值模拟得到的气流在2片翅片之间的温度场、速度场、对流换热系数及压降在流动方向上的沿程变化进行了分析.结果表明,开缝翅片有效强化传热的根本原因是翅片开缝后改善了速度和温度梯度的协同性.     

液态金属充型过程流动与传热数值模拟

根据有限差分法原理,对液态金属充型过程中同时发生的流动与传热过程,用在微小时间段内独立的流动与传热过程近似表示.结合温场数值模拟与流场数值模拟技术,开发铸件成形过程流动场与温度场耦合的数值模拟软件,并利用该软件对标准实验铸件充型过程进行耦合分析.研究结果表明:该方法不需要求解用能量平衡法建立的,考虑了流动对传热影响的复杂方程,有利于提高流动与传热耦合数值模拟的计算速度;自主开发的金属液态成形工艺分析系统的"耦合"计算功能是有效的,且计算精度较高.     

流体流动和传热耦合对固定床错流传热的影响

将流动模型和传热模型耦合,对内置传热圆管的固定床内错流传热进行研究,获得了床层温度分布,并与不考虑床层速度分布的单一传热模型进行了比较。结果表明,错流传热与流体流动方向密切相关,床层被加热的区域在加热管的两侧和后方,出现了较宽的被加热区;与单一传热模型相比较,等温线在圆管附近显得稀疏,温度梯度减小;在加热管前方,耦合传热模型的最高温度大大高于单一传热模型,而在加热管后方,此差异相对降低;颗粒雷诺数Rep对传热的影响程度更强于单一传热模型。耦合传热模型相对误差小于1．5％,耦合模型真实可靠。     

应用控制容积有限元法分析注射充模过程中塑料熔体的流动与传热

将Ｂａｌｉｇａ和Ｐａｔａｎｋａｒ提出的控制容积有限元法推广用于分析注射充模过程中熔体的流动与传热，并叙述了其特点．应用此方法计算分析了包括合不同几何形状嵌件的模腔内充模过程的流动与传热问题．得到了一些有益的结论．这将有利于指导在复杂型腔充模过程流动分析时的简化处理．     

一种预测流动和传热问题的快速算法

将湍流拟序结构分析中的最佳正交分解技术运用到流动和传热问题中,并在最佳正交分解技术的基础上提出了一种快速预测流动和传热问题的算法.通过对样本矩阵实施最佳正交分解得到一组特征函数.这些特征函数具有能量最优的特性,即以这些特征函数为基函数,可以用非常少的基函数将原物理问题准确地表示出来.特征系数用样条曲线插值的方式计算得到.以同心圆环内的自然对流为例验证此算法,参数Ro/Ri为2.6,Pr为0.71,5 000≤Ra≤1×105.利用该算法可以准确地预测温度场和速度场,与准确解之间的相对误差仅为0.7%,并且比SIMPLE算法快100倍.该算法有较广的使用范围,不受几何结构和流态的限制,只要有一组准确的样本便可使用.     

二维导热与通道层流流动与传热数值计算及彩色图形显示

介绍了利用计算机图形对数值模拟结果图形显示的技术,应用Sun工作站底层图形功能开发了动态显示程序,可以逼真地显示不稳态过程的动态效果。     

错列翅片换热器表面换热及阻力特性数值研究

在中低雷诺数情况下 ,应用SIMPLE算法对紧凑式错列翅片换热器表面的传热及流动阻力进行数值模拟 将模拟结果与实验数据和经验关联式相比较 ,吻合较好 ,表明此算法是是可行的 数值计算的结果表明此紧凑式换热器具有良好的换热特性 ,在空调领域具有广阔的应用前景     

淬火过程液固耦合传热与汽液两相流动数值研究

对淬火过程中流固耦合传热与汽液两相流动计算进行了研究，从两相流动与沸腾换热基础理论出发，推导出金属块淬火过程中温度场分布的流固耦合求解控制方程和计算方法．淬火过程产生大量气泡，局部蒸汽含量很高，因此计算过程将气液均视为连续介质，利用双流体模型进行计算．与传统的反传热问题计算方法相比，本文方法过程简单，通用性强，更适用于工程设计与应用．计算过程利用了Bromley和Rohsenow的换热关联式分别模拟膜态沸腾和核态沸腾传热，计算结果与文献中数据变化趋势基本一致，表明计算方法基本把握了淬火过程中传热传质现象本质．     

预处理方法研究粘性流体定常流动

预处理方法研究粘性流体定常流动孙建安，张万顺，赵金保（物理系）第一作者简介：孙建安，男，３０岁。１９８４年毕业于兰州大学数学力学系，获学士学位，现为西北师范大学物理系讲师。主要研究方向：粘性流体流动数值模拟，非线性动力系统。在国际国内有关学术刊物上发...