竖通道中自然对流的流动阻塞与热阻塞

建立了竖通道内自然对流换器的力平衡模型，阐述了热阻力和加热准则数的物理意义，分析了竖通道中自然对流的两个极限问题，即两种不同原因引起的阻塞现象，并将阻塞分为热阻塞和流动阻塞，提出计算两种阻塞现象发生时的最大质量流量和散热量的计算方法。     

竖平板多孔通道的混合对流

本文对等壁温竖平板多孔通道的混合对流进行了分析和计算,详细讨论了由于不对称加热所引起的倒流、倒流的位置及倒流产生的条件,文章还对多孔通道自然对流的热阻力问题进行了探讨。     

考虑边界滑移的微通道热沉传热传质性能研究

考虑固液界面边界滑移条件,研究了具有矩形、椭圆形和三角形这3种不同截面形状的微通道热沉的传热传质性能。研究发现,随着滑移长度的增加,流体阻力逐渐减小,对流传热系数逐渐增大。具有相同滑移长度和截面形状的微通道热沉的流体阻力和对流传热系数均随水力直径的增加而减小。在微通道截面面积相同的条件下,三角形微通道热沉的对流传热性能最差;对于椭圆形和矩形微通道热沉,当水力直径小于某一临界值时,矩形传热效果更优,而大于这一临界值时,椭圆形传热效果更好。     

法向表面力形式的热驱动力

本文对热驱动力的法向表面力形式及其在流动中起作用的条件作了分析,对这种热驱动流问题作了界定.利用热驱动力的概念对几种受热过程影响的流动作了定性的讨论.对热阻力及其与热驱动力的关系作了阐述.     

环形浅液池内双组分溶液耦合热溶质毛细对流渐近解

采用匹配渐近展开法求解环形浅液池内热溶质耦合毛细对流中心区域渐近解,分析Soret效应和浮力对流动的影响。结果表明,当不考虑溶质毛细力和浓度的不均匀引起的浮力作用时,该解与环形浅液池内纯工质热毛细浮力对流或热毛细对流的渐近解完全一致;在浅液池内,浮力的影响较小,耦合的热溶质毛细力对流动过程起主导作用;当各种耦合的驱动力作用方向相同时,流动加强,相反,一旦存在反向的情况,则流动必然相互削弱。     

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。     

基于热阻网络模型的铜基微通道热沉设计优化

研究表明微通道的截面形状、尺寸以及数量显著影响流体在通道中的传热性能。基于热阻网络模型和计算流体力学(CFD,computational fluid dynamics)模拟,对适用于流动沸腾散热的铜基微通道设计进行了热性能分析。根据实验和模拟计算结果,在确保微通道内热边界层发展区满足恒定壁温条件下,8个平行的尺寸为200μm高,800μm宽,10 mm长的铜基微通道阵列即可满足一般的流动沸腾应用所需要的对流散热量(如6 kW/m~2)。该微通道热沉设计可以在30 min内达到稳定,也可以在相对较短的时间内将目标系统维持在稳定的合理工作温度。此外,实验结果表明在微通道入口处的流体冲击流动可以提高微通道壁面与工作流体之间的对流换热系数,并且在很大程度上降低了壁温。     

含人为粗糙元微小冷却通道内的流动与换热

针对液体火箭发动机再生冷却中的结焦问题,对含粗糙元微小冷却通道内的流动和换热进行数值研究.相对无粗糙元通道,粗糙元能获得3%的换热强化,并使流动阻力增加12%.粗糙元的存在增加了2个热侧壁附近的对流强度和热底壁附近流动的法向速度,提高了流动的湍流脉动,因而强化了换热.研究发现无粗糙元通道出口截面最高温度为330 K, 与最低温度相差36 K, 而含粗糙元通道出口截面最高温度只有312 K, 和最低温度相差14 K. 可见引入粗糙元能够大大改善局部热集中,有利于防止冷却剂的结焦.     

翅片间距对热沉散热功率的影响研究

通过数值模拟手段,对水平放置的热沉在自然对流条件下的散热状况进行了研究．研究发现在热沉的宽度不变的条件下,减少翅片间距（相当于增加热沉上的翅片数目）并不能增加热沉的对流散热功率．通过对比对热沉的数值模拟结果并结合理论分析可知,在水平放置的直翅片热沉中,在翅片间存在一个空气停滞区,该区域内空气几乎不流动,这个特点影响了热沉自然对流散热性能的发挥．随着翅片间距的缩小这个区域面积增加．翅片间距有一最佳数值,在该最佳间距下热沉散热功率最大;翅片间距超过最佳值时,将因减少翅片面积而降低热沉散热功率;翅片间距低于最佳值时,将因减小有效散热面积而降低热沉散热功率．     

CuO纳米颗粒悬浮液在小管内的流动和强制对流换热特性

采用去离子水和平均粒径50 nm的CuO纳米粒子经超声波振荡配制H2O-CuO纳米悬浮液,对其在内径1.02 mm不锈钢管内的流动和强制对流换热特性进行研究,并与添加表面扩散剂后的管内强制对流换热和流动特性进行比较.结果表明:与H2O相比,CuO纳米颗粒悬浮液的对流换热特性较强,而流动阻力明显下降;添加表面扩散剂将增大流动阻力,但对换热特性没有影响.纳米粒子在管壁上的沉降是湍流区阻力下降的主要因素.     

自然对流对套管式相变蓄热器蓄热性能的影响

针对蓄热器内相变材料融化、相变区域自然对流换热过程中蓄热效率不确定问题,以套管式相变蓄热器为基本结构,以添加质量分数为10%膨胀石墨的石蜡作为相变蓄热材料,采用数值模拟的方法研究由重力引起的自然对流对相变蓄热器蓄热性能的影响。结果表明,固液相密度差引起的自然对流对相变蓄热过程有明显的促进作用,数值模拟过程中,考虑与不考虑自然对流时,蓄热器的蓄热时间相差近2倍;不同区域相变材料受自然对流的影响不同,在相变材料融化前期,套管上方由于液相自然对流的影响,融化速率更快。根据蓄热器融化速率和融化状态的特点,通过传热过程理论分析,将融化过程进行分段,可以更加深入地了解蓄热器蓄热过程的机理和规律,为优化蓄热器结构提供理论依据。     

一侧全开式圆柱形腔式吸热器热损失特性实验

通过建立腔式吸热器热损失性能测试实验台,采用电加热的方法,分别在所有壁面加热和只有底面(开口对面)加热2种情况下,探讨倾角和热流密度等参数对一侧全开式圆柱形腔式吸热器热损失的影响,获得自然对流热损失的努塞尔特数Nuc和辐射热损失的努塞尔特数Nur分别与格拉晓夫数Gr、倾角φ、自然对流热损失的热流密度qc或辐射热损失的热流密度qr的实验关联式。结果表明,输入功率不变时,吸热器的自然对流热损失随着φ的增大而减小,导热损失和辐射热损失随φ的增大而增大,但增大的幅度不大;当qc一定时,Nuc随φ的增大而减小,而当qr一定时,φ对Nur的影响很小;并且2种加热情况下的热损失性能存在一定的差异,加热位置对辐射热损失的影响要比对自然对流热损失的影响小。     

超临界压力水在水平同心套管间自然对流换热研究

通过数值计算深入分析了超临界压力条件下水的强烈的物性变化及对流换热的边界条件对水平同心套管间自然对流换热的影响规律,并为高新技术的发展提供一定的理论基础。采用求解原始变量的有限差分法,并利用大型通用计算程序ＰＨＯＥＮＩＣＳ,对控制方程组进行了数值求解。分析了在内、外管表面均为等壁温边界条件或内管为常热流、外管为等壁温边界条件下,同心套管间的流场和温度场;研究了强烈的变物性、内外表面温差及内管壁面上的热流密度等对内、外管壁上自然对流换热系数的影响规律。结果发现：在内管表面热流密度相同的条件下,不同的外管表面温度所对应的内、外管表面温差及对流换热系数有比较大的差异;在某些条件下,随着热流密度的升高,尽管套管内自然对流流速增大,但是自然对流换热能力却下降。     

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.     

Experimental Study of Effect of Air Duct Structures on Heat Dissipation of Heating-Only Fan Coil

Heating-only fan coil(HFC) is one of the suited end users.which is not only compact but also highly efficient.And the major factors affecting the heat dissipation performance of HFC include leakage through coil bypass,distance between fan and coil,fan structure and air inlet type.Under natural air convection or forced,experimental studies were made on the effects of these factors upon the heat dissipation performance of HFC.The results show that:1)After reducing the leakage through coil bypass,the heat dissipation of HFC in-creases 16.9%under natural convection,and increases 8.3%under forced convection.2)After the distance be-tween fan and coil be raised from 23.2cm to 41.7cm.the heat dissipation of HFC decreases 21.3%under natu-ral convection,but increasesl2.8%under forced convection.3)After changing the fan structure,the heat dissi-pation of HFC increases 41.8%under natural convection.and the heat dissipation per motor power increases 96.1%under forced convection.4)The heat dissipations of HFC with round pass,slit and strip type of air inlet are different,whose proportion is about 100%,110%,136%under natural convection,and 100%,105%,116%under forced convection.     

Evaluation on Heat Transferring Performance of Fabric Heat Sink by Finite Element Modeling

Considering the limitation in current manufacturing technology of commercial pin fin heat sinks,a new fabric heat sink has been designed. However,it is lack of an understanding of the heat transferring performance of this new kind of heat sink. In this study,the finite element method (FEM) was used to predict the heat transferring performance of fabric heat sink under the condition of natural convection and forced convection, and its heat transferring performance was compared with that of pin fin heat sink. The results showed that in the condition of natural convection the heat transferring performance of pin fin heat sink was better than that of fabric heat sink, and vice versa under the forced convection condition.     

三维层流自然对流换热边界层方程的数值解法

采用坐标变换及凯勒单元法求解强制对流换热边界层方程已比较成熟,但对自然对流换热的求解还未见报道。为了检验此方法用于求解自然对流换热的计算精度,采用该方法数值求解了竖窄条三维层流自然对流换热边界层方程,计算结果与前人的实验结果相符。结果表明,用此方法求解三维层流自然对流换热边界层方程是可行的。     

矩形封闭空间内湿多孔介质自然对流的非达西效应

建立了考虑介质内部流体运动惯性力及粘性力的封闭腔内多孔介质非饱和自然对流行为的二维无量纲模型。研究了两侧为恒壁温、上下为绝热条件的含有湿多孔介质的矩形封闭腔内自然对流的非达西效应。通过数值计算，揭示了介质的惯性力、粘性力及Ｄａ数对传热的影响，同时对颗粒导热比、加热条件等对传热的影响进行了分析。     

基于不同对流下加热系统的数值模拟与实验研究

采用多孔介质导热方程、DO辐射模型以及标准κ-ε湍流模型,建立三维热物理模型。应用有限体积法计算了室内沙疗室气固耦合传热问题。首先在自然对流条件下,即沙疗室不开风扇、处于无风状态时,改变其加热方式,分别为单面加热和双面加热。对比分析不同加热方式下,空气层以及沙体层温度场的变化。其次在双面加热条件下,改变其对流方式,分别为自然对流与强制对流。对比分析不同对流方式下,空气层温度场、速度场的变化,以及沙体层温度场的变化。最后,通过实验加以验证。研究发现强制对流条件下的双面加热能够加快空气热对流速度及沙体传热速度,使沙体层温度分布均匀化,进而提高沙体的传热效率。     

Mechanism of evolution on winter-time natural convection cooling effect of fractured-rock embankment in permafrost regions

Recent researches indicate that the global climate really shows a warming trend[1―5]. The Intergovernment Panel on Climate Change (IPCC) predicts a 1.4℃―5.8℃ rise in the global surface temperature between 1990 and 2100 using the climate change forecast model[5]. During the same times, the climate in the Qinghai-Tibet Plateau will also bring about relevant changes. Recent predictions show that the air temperature of the Qinghai- Tibet Plateau will be a rise of 2.2℃―2.6℃ by 2050. Th…