表面活性剂对水基纳米流体湍流流动和传热性能的影响

采用聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂,制备悬浮稳定的水基二氧化硅纳米流体,对水基二氧化硅纳米流体在圆管内的湍流流动和传热性能进行试验研究。结果表明：水基二氧化硅纳米流体的强化传热综合性能随着聚乙烯吡咯烷酮与二氧化硅质量比的增大呈现先增大后减小的变化趋势,聚乙烯吡咯烷酮与二氧化硅的质量比为1∶1的流体的强化传热综合性能最好;固定聚乙烯吡咯烷酮与二氧化硅的质量比为1∶1,水基二氧化硅纳米流体的强化传热综合性能随着二氧化硅纳米颗粒添加量的增加而增强,与纯水相比,二氧化硅纳米颗粒质量分数为6.0%的水基二氧化硅纳米流体的强化传热综合评价因子提高约46%,流动传热综合性能显著改善。     

纳米流体强化传热特性研究进展

综述了纳米流体强化传热特性的研究现状,着重论述了纳米流体的制备、强化传热特性和强化传热机理。最后指出了纳米流体研究中存在的局限。     

水基磁性流体水平加热棒下的池沸腾传热实验研究

研究了磁性微粒浓度、外加磁场对水基磁性流体在水平加热棒加热情况下的沸腾传热影响．实验结果显示，磁性微粒浓度、外加磁场对磁性流体的沸腾换热有很大影响．高浓度的磁粒浓度使磁性流体沸腾换热恶化，对于中低浓度的磁性流体，存在一个最优的磁粒浓度，在该浓度下沸腾传热的强化效果最显，施加磁场时该结论仍然成立．施加磁场使磁性流体的沸腾传热强化．     

流动沸腾传热的影响因素分析

用高粘流体进行了垂直管内流动沸腾传热实验研究，建立了流动沸腾传热给热系数关系式。     

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。     

纳米流体在铜丝丝网平板热管中的应用

以去离子水和水基铜纳米流体为工质,对一种铜丝丝网平板热管的传热特性进行了实验研究.分析了不同工作压力、不同工质和纳米流体质量分数对铜丝丝网平板热管传热性能的影响,并与单一铜丝平板热管的换热性能进行了比较.结果表明：纳米流体在低压条件下可以显著提高热管的换热特性,是一种适用于平板热管的新型工质;在使用水和纳米流体2种工质的实验中,铜丝丝网平板热管的各项换热功能指标均优于铜丝平板热管,并且热管热阻明显降低,最大功率也明显增加.     

纳米流体池内沸腾时传热面上的吸附和烧结现象

对纳米流体池内核态沸腾进行了研究.沸腾传热面为水平加热面,基液使用蒸馏水和乙醇,纳米颗粒使用CuO和SiO2,扩散剂使用十二烷基苯磺酸钠(SDBS).实验发现:对于添加了扩散剂的水基纳米流体,在壁温超过大约112℃后,传热面上出现烧结层,沸腾实验无法继续进行;没有添加扩散剂时,传热面上有极薄的颗粒吸附层形成,表面粗糙度和固液接触角都减小,可以获得完整的核态沸腾曲线,换热特性比纯水有所降低,临界热流密度有较大增加;对于乙醇纳米流体,无论是否添加扩散剂,传热面上都没有出现烧结层.实验以扩散剂对池内核态沸腾换热表面特性的影响为研究重点,证明了壁温和扩散剂是产生传热面烧结现象的主要因素.     

脉冲流动对糖汁换热的影响及其机理的研究

在套管式换热器中,流体的脉冲流动可以提高其传热系数。当糖汁流速u=1.2m/s时,可提高70%。同时,指出湍流度增高、边界层减薄和气蚀现象是脉冲流动强化传热的主要机理。根据实验结果,还建立了工程上可用的传热准数关联式。     

Stanton—Tube在测量流体壁面剪切力中的几个问题

对所给出的流体剪切力测量装置Ｓｔａｎｔｏｎ管，在空气管流与风洞中进行了广泛的试验研究，试验表明，这种差压管所测量的流体剪切力值呆由文中所导出的公式表示为压差的幂函数。Ｓｔａｎｔｏｎ管的敏感结构尺寸在于它的总高度Ｈ，若能从结构上将Ｓｔａｎｔｏｎ管在固体表面法向上的高度尺寸降至湍流边界层层流底层厚度以下，则可不必对其进行标定而直接利用公式从压差值ΔＰ导算出流体剪切力。     

水和水基磁性流体池沸腾传热的对比实验研究

对水和水基磁性流体进行了池沸腾传热的对比实验研究，以此来确定水基磁性流体的沸腾传热效果．实验结果显示，相同热流密度时，水基磁性流体的沸腾换热系数要比水至少增强2倍，且随热流密度的增加，其强化沸腾换热的能力增大．施加磁场后进一步强化磁性流体增强沸腾传热的效果，增强倍数可超过5倍。     

流体非线性碰撞研究初步--流体对喷

为了分析通风空调领域大量存在的流体对抗或对喷等复杂非线性行为,了解流体复杂对流运动的机理,本文运用计算流体动力学方法模拟了室内等温层流气流、室内等温湍流气流及水箱内等温湍流水流等3种典型流体对喷实例。模拟结果发现,对于层流流体非线性碰撞,流体粘性在低雷诺数时起主要作用;对于湍流气流非线性碰撞,流体流速在全雷诺数范围及不同流动结构时都起主导作用;对于湍流水流非线性碰撞,流体粘性在低雷诺数时能起作用,而随着雷诺数增高及流动结构复杂化,流场则由流速及粘性等多种因素主导、由此研究可以看出,从控制参数、流体物性参数等影响流体对流运动的本质因素来探讨流体的非线性碰撞规律,可以为流场合理布局提供理论参数．     

流体阻力系数迭代过程中连续性分析与处理

根据尼古拉兹实验曲线以及对应的阻力系数经验公式计算阻力系数时,为保证阻力系数与传热方程迭代过程的连续性,对过渡区和湍流过渡区提出了新的阻力系数计算经验公式以及过渡区传热系数计算经验公式,新的阻力系数经验公式在雷诺数从小到大范围内连续,使传热方程与其迭代过程易于收敛。新的阻力系数经验公式计算结果与已知判据进行了验证,过渡区相对误差在5%以内,湍流过渡区相对误差在10%以内,满足工程计算要求,计算结果更为准确。     

纳米流体热量传递的研究进展

低传热性能的换热工质已成为目前开发新一代高效换热器的主要障碍.纳米粒子制备技术的迅速发展,使得传统的纯液体传热工质中添加高导热系数的纳米粒子,制成稳定的纳米流体成为可能.纳米流体作为一种新型的高效传热工质日益受到热科学技术领域研究人员的高度关注,在过去20年里做了大量的研究工作,目前已经在下述几个方面取得了突破性的研究进展:1)建立了纳米流体导热系数的理论模型,纳米流体表观导热系数的计算公式逐渐得到认可.2)通过大量的实验研究,归纳总结了很多种类纳米流体导热系数的基本实验数据.3)建立了基于微对流和微扩散效应的纳米流体对流换热准则关联式.4)纳米流体在矩形空间的自然对流传热的数值模拟和池内沸腾换热的实验研究取得了较大进展.本文主要对以上几个方面的最新研究成果做了综述,最后对纳米流体强化传热技术的研究进展和存在问题进行了总结和展望.     

蒸汽冷却厚壁通道传热性能的耦合传热研究

基于厚壁带肋通道蒸汽冷却实验数据,发展了含有内热源项的耦合传热计算方法,研究了雷诺数、热流密度和湍流度对厚壁矩形带肋通道内蒸汽流动及传热特性的影响,同时对比了耦合传热方法和只计算流体域方法之间的差异,并在此基础上对努塞尔数与雷诺数、热流密度和湍流度之间进行数值拟合,得到了厚壁带肋通道的传热关联式。研究结果表明:含有内热源项的耦合传热计算模型可以准确地模拟厚壁带肋通道内蒸汽的流动与传热特性,只计算流体域模型对传热系数的预测较耦合传热模型低10%;热流密度对厚壁带肋通道蒸汽摩擦和传热特性的影响较小,高热流密度使得壁面传热效果变差;雷诺数从10 000~90 000变化时,平均传热系数和综合传热因子分别提高了76%和63%,而湍流度从3%~15%变化时,平均传热系数提高了大约24%,综合传热因子提高了19.8%。该研究可为未来重型燃机叶片冷却结构设计提供参考。     

管路预冷的高速再淹没传热模型及数值研究

通过分析竖直管路高速再淹没传热过程的流型及沸腾曲线,研究了低温流体预冷竖直管路的高速再淹没传热特性,构建了一组涵盖主要传热工况的管壁与低温流体间的传热模型,耦合了管壁的释热方程和低温流体间的流动传热方程.修正了反环状流膜态沸腾的Bromley计算式,并针对竖直管路的液氮预冷实验工况进行数值模拟,计算结果较好反映了竖直管路的预冷降温过程.特别是在管壁温度突降点的预测上,其温度预测结果与实验数据相一致.     

磨料流体抛光流场分析与实验研究

基于流体动压理论和κ-ε湍流模型,利用Fluent仿真研究工艺参数对光学玻璃磨料流体抛光效果的影响趋势.结果表明:流场压力与流体入射速度成正比,与最小加工间隙成反比;流场压力沿限控轮旋转方向逐渐增大,在最小加工间隙之前处达到最大值;流体入射角度为45°时,流场压力达到最大值.依据κ-ε湍流理论和Navier-Stokes方程建立的压力理论模型与仿真计算结果吻合.对K9玻璃进行磨料流体抛光实验研究,结果表明增大流体入射速度能有效地提高玻璃表面质量.     

管内流体温度对给热系数影响的实验研究

在对管内流体与管壁的对流传热过程研究及工程应用中,对流给热系数(h)是一个重要的参数,给热系数h大小主要取决于流体的物性参数及流动状态。本文针对管内流体在非常缓慢流动,且流动状态不变条件下,实验研究了流体温度对给热系数的影响。得出管内流体在雷诺数Re=6下的给热系数h受到了流体温度的显著影响;流体温度升高,给热系数增大。管内流体的给热系数h与流体温度T呈拟线性关系,具体的实验数学模型为:h(T)=-18.89 0.8783T。     

缠绕管换热器并管传热模型及实验

为了研究缠绕管式换热器中的并管结构的传热规律 ,对并管金属管壁的微元段建立热平衡方程 ,以管壁温度对称分布及通过两并管焊接结构的热量相等为边界条件 ,提出了并管传热模型。在以空气为工质的并管传热实验台上 ,测定了管壁温度 ,然后与模型计算管壁温度比较 ,验证了该传热模型的有效性。该模型是多流体并管式缠绕管换热器设计计算的基础。在低温和深冷分离工程中 ,这种结构紧凑可实现多流体换热的缠绕管式换热器 ,有着广泛的应用     

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.     

粉粒体在振动移动波面板换热器中能量方程的研究

应用流体中的湍流理论，修正了粉粒体在振动移动波面板换热器中的能量方程。用能量方程解释了振动移动床传热效果优良的原因，并通过实验结果加以验证。这些研究结果为粉粒体波面板换热器强化传热的研究与开发提供了理论基础。