求解滑移流区外掠圆柱体气流流动与传热特性的数值模型

为了更精确地求解滑移流区稀薄气体外掠圆柱体流动与传热问题,基于有限容积法的ANSYS FLUENT平台提出了一种滑移边界修正的数值模型,该模型考虑了完整的一阶速度滑移和温度跳跃,其中一阶速度滑移包括了轴向温度引起的热蠕动影响和壁面曲率影响。将模型计算值与实验数据进行了充分对比,结果表明:当气体流动处于连续流区时,滑移边界修正模型与无滑移边界直接模拟计算误差很小;当气体流态处于滑移流区时,采用滑移边界修正模型可实现对该流态气体流动与传热的精确预示(相对误差在±2.5%);稀薄效应对低压气体外掠圆柱体的流动特性影响显著,随着克努森数增加,最大无量纲滑移速度呈线性增加,而最大表面摩擦系数呈线性降低。本文方法可广泛应用于工程之中,以探索低压气体的换热机理,为研究稀薄气体滑移流区流动与传热问题提供了一种有效的数值计算方法。     

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   

水平管内环状流下两相强制对流蒸发的理论研究

分析了液膜内动力和换热特性,提出了一种环状流下的两相强制对流蒸发的６层速度分布模型,并利用比拟理论进行了分析和计算,预测其换热系数,通过与数据对比,结果表明预测值与实验数据有较好的一致性。     

波纹管内强制对流换热与阻力特性的实验研究

用实验方法研究了空气在具有3种不同管径19、25、32mm的波纹管内的流动与换热特性。管的外壁采用电加热，来模拟均匀热流的条件，测得了不同工况下各种管径的平均对流换热系数和阻力系数，拟合出了所测的参数范围内的阻力和换热实验关联式，并比较了相同管径的波纹管和光管的换热效果，发现无论在哪种比较条件下，波纹管均比相同管径下的光管综合换热性能强。     

超临界压力下煤油传热特性试验研究

得到了煤油在超临界压力下流过电加热圆管的传热试验结果．试验结果表明,在试验段壁温升高到拟临界温度后有传热强化现象发生,在极高热负荷下不但没有发生传热恶化,而且会发生第二次传热强化．煤油中加入添加剂能提高烧损热负荷．给出了煤油在超临界压力下的传热关联式,其计算值和试验值吻合良好     

强迫对流传热实验的数据处理方法研究

为解决强迫对流传热实验的数据处理工作量大的问题,文中利用Excel软件的计算功能,提出最小二乘法、函数法、直线拟合法和指数曲线拟合法共4种实验数据处理方法。并以确定横掠单管强迫对流表面传热准则关联式为例,对4种方法的可行性进行了验证。研究表明4种方法计算结果完全一致,计算精度高,计算工作量小,具有很好的工程应用价值。     

声空化场强化单相对流传热的实验研究

通过实验系统研究了声空化场作用距离、强度、方向和液体温度对水平圆管单相对流换热的强化效果,并就其机理进行了分析.     

带交叉肋方形截面通道内强制对流换热的实验研究

在雷诺数为 5 0 0 0～ 4 0 0 0 0的范围内 ,对以不同角度 (45°、6 0°、75°)布置的、具有不同高度 (4mm、5mm)的交叉肋条的方形截面通道内的强制对流换热进行了实验研究 .实验结果表明 :对交叉布置的肋条 ,其角度越大 ,高度越高 ,对流换热增强得越明显 ,但同时阻力也大为增加 ;与平行布置的肋条相比 ,交叉布置的肋条虽能使对流换热有所增强 ,但阻力增加的程度大于换热的增加 .就换热与阻力的总体效果来说 ,在雷诺数较低时 ,交叉肋条有一定的优越性 ,但在高雷诺数下 ,交叉布置的肋条相对于平行布置的肋条并无优势     

超临界压力水在倾斜上升管内传热的试验研究

在压力为23～28 MPa、质量流速为600～1200 kg/(m2·s)、热流密度为200～400 kW/m2的试验条件下,对内径为26 mm、倾角为22°的倾斜上升管内高温高压水的传热特性进行了试验研究.倾斜管壁温沿管壁周向非均匀分布,顶部壁温最高,底部壁温最低,两者温差随压力和质量流速的升高而减小,随热流密度升高...     

基于混合对流与传热的垂直延伸板驻点流研究

延伸板上不可压缩粘性流体的驻点流在工业和实际生产中有着广泛的应用,研究延伸板上驻点流的边界层流动一直是广大学者研究的热点。本文研究了不可压缩粘性流体在垂直指数延伸壁面上的二维驻点混合对流与传热问题,这是一种基本的物理现象,也是当今国内外学者研究的新热点问题之一。借助相似变换将边界层控制方程转换为非线性常微分方程,通过对其进行数值计算,用图表详细分析顺流和逆流时浮力参数λ和普朗特数Pr对流体流动和传热特性的影响。结果显示：顺流时,表面摩擦系数和努塞尔数均随浮力参数λ的增大而增大;随着Pr数增大,努塞尔数增大而表面摩擦系数减小。逆流时,表面摩擦系数和努塞尔数均随浮力参数λ的增大而减小,随Pr增大而增大。研究结果对于工程中探讨垂直板上浮力参数及普朗特数对表面摩擦力和传热特性的特殊影响具有重要意义。     

低速下空气横掠翅片管换热规律的数值研究

用三维适体坐标的网格生成技术对翅片管散热器进行了低速下流动和换热的数值模拟，得到了流速与换热系数的关系，以及不同流速下翅片管流动与换热的温度场、速度场和速度与温度梯度的夹角场，并首次利用场协同原理进行了分析。结果表明：当流速很低时，速度与换热系数几乎成线性变化，场的协同性很好；随着速度的增加，场的协同性变差，换热系数随速度增加的程度减弱。     

空气横掠平翅片管的换热与流动数值研究

对平直翅片管外不可压缩空气稳态、层流流动的传热与流动阻力特性进行了三维数值模拟,分析了入口流速以及管离翅片入口段的不同位置对流动与换热的影响,得到了阻力因数以及翅片和管壁面的平均努塞尔特数随雷诺数和管相对位置变化的关系曲线;给出了翅片的温度以及局部努塞尔特数的分布;并以翅片效率为目标函数,获得了6种不同管位置在不同雷诺数下的最佳结构型式,利用本文算法对参考文献的试验数据进行验证,模拟结果与试验数据吻合较好,验证了模型的可靠性和有效性。     

体积力与强制对流共存时椭圆柱外的膜态沸腾换热

本文研究了体积力与强制对流共存时椭圆柱外的膜态沸腾换热问题;分析了共存参数、显潜热比参数以及椭圆柱形状与局部位置对换热的影响;得到了分离角,估计了分离发生的条件;计算了汽液边界层的速度场。     

中小Gr数下竖壁自然对流传热特性

对求解竖壁自然对流过程中所作的两个近似假设αｐ／αγ＝０和α＾２ｕ／αｘ＾２＝０进行了理论分析,提出了新的近似假设αｐ／αγ＝μα＾２／αγ＾２,它保证了自然对流控制方程简化形式在边界上与ＮＳ方程的一致性,将竖壁地流控制方程的适用范围拓展到中小Ｇｒ数,进而求得其传热特性,其理论解结果与实验结果更为一体。     

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.     

应用实时全息和差分干涉及图像处理研究强迫对流换热

本文以具有未加热初始段空气外掠平壁的强迫对流为课题,用光测实时全息和差分干涉方法对同一模型进行了研究.实验证明,近代光测技术用于研究强迫对流是可行的,其中实时全息可测出层流边界层温度场,而差分干涉可直接测出温度梯度分布.文中并应用图像处理技术,对提高光测精度起了较大作用.实验结果表明,空气外掠平壁层流边界层温度分布不同于通常三次方分布假定,对于初始段热边界层厚度和局部换热系数同现在通用经验公式也有较大的差异.     

正方形截面弯管强制对流换热

本文研究流体在正方形截面微小弯曲管道中作充分发展流动和恒热流壁条件下的换热问题,导出了求解该问题的基本方程式,並求出了低De数下曲管与直管的阻力系数的比值和矩形弯管内外侧壁的N_u数。     

液氮在狭缝通道内受迫流动沸腾换热的实验研究

对液氮在0．5－1．5mm狭缝通道内受迫流动沸腾换热的情况进行了研究,实验结果表明：液氮在弦月形猴缝通道中的受迫流动沸腾换热系数是传统大直径光管池沸腾的3－5倍,与热虹吸狭缝通道内沸腾传热相比,当热流密度高于10kW/m2时,受迫流动沸腾在换热温差和换热系数两方面有明显优势,液氮受迫流动沸腾换热系数随质量流速的增加而增加,随热流密度增加的趋势更为显著,狭缝间隙尺寸减少,换热效果增强,弦月形通道与环缝通道相比,在相同的条件下,弦月形通道显示更好的换热效果。     

桥式翅片流动和传热性能的实验研究和数值模拟

对设计的桥式翅片换热器空气侧的传热和阻力性能进行了实验研究,将大量的实验数据进行了线性回归,得出了在实验雷诺数范围内传热和阻力性能关联式及特性曲线.对比可知,在相同泵功情况下桥式翅片换热器比相同尺寸的平直翅片换热器具有更高的传热性能.同时,对以上两种翅片空气侧的温度场和速度场进行了数值模拟,并利用场协同原理对模拟结果进行了分析.分析结果表明,桥式翅片换热器具有更高传热性能的根本原因在于翅片的桥式布置能有效地改善翅片温度场和速度场的协同性.